【摘要】：矩形橫截面地下結構在進行抗震設計時,普遍采用反應位移法和非線性動力時程分析法,這兩種方法之所以得到廣大設計師的認可是因為它們均能合理地反映出土和結構之間的相互作用,有效地計算相關內力值和位移值。但是,這兩種方法的缺點也很突出,反應位移法參數(shù)過多、求解過程繁瑣,非線性動力時程分析法耗時較長。本文的研究目的就是找到一種矩形橫截面地下結構的簡便抗震設計方法,不僅具備反應位移法和非線性動力時程分析法的優(yōu)點,而且也能避免其缺陷,而這個設計方法最重要的參數(shù)就是自由場位移修正值R。本文針對R值進行了系統(tǒng)性研究,研究內容主要針對地下結構在抗震設計中最為設計師關注的幾個參數(shù)和R值之間的關系,包括土體和結構的相對剛度、結構尺寸以及結構埋深,其中土體和結構的相對剛度引用了柔度比F的概念,以反映出土和結構之間的相互作用是造成結構發(fā)生變形的根本原因這一本質特征,結構尺寸采用矩形橫截面高寬比λ表示,結構埋深則采用結構上覆土體深度和結構高度之比的埋深比ρ表示。本文的研究方法包括理論分析和數(shù)值模擬。理論分析一方面借鑒了以往專家學者對圓形橫截面地下結構的土-結構相互作用系數(shù)的研究成果用以作對比,另一方面采用了復變函數(shù)和彈性力學的方法推導出了F20時的矩形橫截面地下結構R-F關系、R-λ關系,補充了矩形橫截面結構R值在理論方面的研究。數(shù)值模擬是基于FLAC~(3D)軟件,對R-F關系、R-λ關系以及R-ρ關系進行了計算和分析,得到了三者關系的各自規(guī)律。對于R-F關系,其數(shù)值解在趨勢上和理論解一致;在數(shù)值上,當F20時,數(shù)值解和理論解一致,當1F10時,數(shù)值解和以往專家學者的研究一致,從而驗證了本文數(shù)值模擬的正確性,并進一步給出了矩形橫截面地下結構R-F關系。對于R-λ關系,通過理論分析和冪函數(shù)回歸的方法,將R-λ關系的理論公式修正為近似公式,該公式不僅在數(shù)值精度上能夠滿足要求,而且使用方便。對于R-ρ關系,通過大量的數(shù)值模擬,得出可以采用ρ=1時的R值代替所有埋深情況下的R值。本文在最后給出了矩形橫截面地下結構的簡便抗震設計方法,并和反應位移法、非線性動力時程分析法進行了對比,結果表明該方法不僅結果接近兩種傳統(tǒng)的設計方法,而且參數(shù)少、使用非常方便,從而實現(xiàn)了本文的研究目的。本文的理論分析為地下結構抗震問題的研究提供了思路,大量的數(shù)值模擬數(shù)據(jù)為科研和設計提供了參考和指導,提出的矩形橫截面地下結構簡便抗震設計方法對于工程和設計具有實用價值。
【圖文】：

圖 1-1 地震系數(shù)法的計算模型Fig.1-1 Model of seismic coefficient method適用范圍：的地下結構；大的地下結構，且結構本身的重量需要納入考慮因位移起到一定的決定作用。缺點：設，在地震作用下，結構與地表地震動相同。但地震動作用差別很大，因此不適用于埋深較大的地下，結構上覆土體的慣性力 F2全部作用于結構上。于埋深較大的地下結構。設，結構側墻土體的主動側壓力增量Δe采用靜止土力情況。段專家學者的研究[8]，，在地震作用下，土和結構之主要因素。其中，土體剛度和結構剛度是必然需要了土和結構之間的相互作用。

數(shù)法的缺點：根據(jù)假設，在地震作用下，結構與地表地震動相同。但地震動伴隨結地表地震動作用差別很大，因此不適用于埋深較大的地下結構。根據(jù)假設，結構上覆土體的慣性力 F2全部作用于結構上。此假設與實尤其對于埋深較大的地下結構。根據(jù)假設，結構側墻土體的主動側壓力增量Δe采用靜止土側壓力計算際的動力情況。根據(jù)現(xiàn)階段專家學者的研究[8]，在地震作用下，土和結構之間的相互作變形的主要因素。其中，土體剛度和結構剛度是必然需要考慮的關鍵法忽略了土和結構之間的相互作用。場位移法地下結構抗震設計分析中，采用自由場位移法[9]時，考慮到土體變形，因此直接將結構位置處的自由場位移值加載到結構一側的側墻上。為兩種加載的模式，一種是施加于結構頂板的水平集中力 P，另一種墻上的水平倒三角分布力 q，圖 1-2 表示自由場位移法的計算模型。
【學位授予單位】：北京建筑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU93

【參考文獻】

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本文編號：2711653