以西安地鐵二號線沿線近f₆地裂縫處框架結構為原型,基于地裂縫場地50年沉降預測情況,采用ABAQUS有限元軟件建立地裂縫場地和上部結構共同作用模型,在不同年限場地沉降基礎上施加El Centro波、Tangshan波及上海人工波3種地震波,研究地裂縫場地地表峰值加速度變化規(guī)律,對比分析地震及不均勻沉降雙重作用下框架結構的層間剪力、層間位移角變化情況。結果表明:下盤場地地表加速度峰值在土體沉降前后隨避讓距離未出現(xiàn)明顯變化,上盤場地地表加速度峰值出現(xiàn)較為明顯的減小;3種地震波作用下沉降前后框架結構的剪力時程曲線基本一致,正負向剪力峰值出現(xiàn)的時刻也近似吻合;上下盤結構層間位移角變化規(guī)律相似,均隨避讓距離的增大而減小,距地裂縫越近,結構破壞越嚴重;下盤結構最大層間位移角受不均勻沉降影響較小,最大變化幅度不足14%,上盤結構受影響較大,最大變化幅度超過50%,其中上海人工波作用下變化幅度最大,為73%,Tangshan波次之,為70%,El Centro波最小,為63%;對于考慮不均勻沉降的地裂縫場地,框架結構抗震設計時應對水平地震影響系數(shù)最大值α_max

【文章來源】：建筑科學與工程學報. 2020,37(05)北大核心

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

框架結構平面布設(單位:mm)

圖1 框架結構平面布設(單位:mm)根據(jù)西安地鐵二號線工程沿線地裂縫勘察設計報告[19]的有關統(tǒng)計分析,場地土層層序如下:①素填土層(Q 4 ml );②黃土層(Q 3 eol );③古土壤層(Q 3 el );④黃土層(Q 2 eol );⑤古土壤層(Q 2 el );⑥粉質黏土層和砂土層互層Q 2 al+1 。根據(jù)地裂縫場地上、下盤的不同設置不同土層間的錯層,對地質情況進行合理簡化,最終確定的土層分布情況如表1所示。

數(shù)值分析采用ABAQUS有限元軟件[20],以西安地鐵二號沿線某近地裂縫框架結構為原型,建立場地-上部結構有限元計算模型(圖3)。場地分為地裂縫場地與普通場地,考慮到土體對上部結構的邊界效應及近地裂縫結構避讓距離設置,設計土體尺寸為300 m×150 m×90 m。按土層情況對場地進行分層,分別定義密度、泊松比和彈性模量。地裂縫上、下盤場地不同土層間設置錯層,普通場地的土層與上盤土層設置一致。土體本構選用ABAQUS自帶的Mohr-Coulomb彈塑性本構模型,選用C3D8三維實體單元進行土體建模,模型單元尺寸取為3 m×3 m[21]。上部結構混凝土為C30混凝土,本構采用彌散開裂模型,以此更好地模擬鋼筋在混凝土開裂后的荷載傳遞作用。型鋼材質均為Q345,泊松比為0.3,彈性模量E=2.06×105 MPa,本構采用理想彈塑性模型。綜合考慮單元模擬效果、收斂性及計算周期,梁、柱構件采用B31梁單元模擬,樓板采用S4R殼單元模擬。鋼筋材質為HRB400,本構采用理想彈塑性模型,用rebar layer命令進行定義,不考慮鋼筋硬化和循環(huán)過程的退化。

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3399548