隨著我國(guó)城市軌道交通的迅猛發(fā)展,大量的地鐵建設(shè)過(guò)程中及工后維護(hù)的問(wèn)題也日漸突出。抗震及其控制措施一直以來(lái)是我國(guó)設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)范圍的短板,與此同時(shí)地震對(duì)地下結(jié)構(gòu)的損傷和破壞愈發(fā)嚴(yán)重。根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行的地震烈度區(qū)域規(guī)劃圖,許多地鐵城市都位于地震帶上,然而作為城市的生命線工程的地鐵工程,一旦遭受震災(zāi)破壞,經(jīng)濟(jì)、人身財(cái)產(chǎn)都將遭受重大損失。近年來(lái),強(qiáng)地震對(duì)地下結(jié)構(gòu)損害日益嚴(yán)重,1978年伊豆島近海地震致使盾構(gòu)施工的隧道整體彎曲管片破碎,1995年日本阪神地震中大開(kāi)車站結(jié)構(gòu)嚴(yán)重?fù)p壞,1999年臺(tái)灣集集地震導(dǎo)致多處高速公路隧道塌毀,尤其2008年汶川地震的發(fā)生后,使得人們對(duì)地下結(jié)構(gòu)抗震問(wèn)題越發(fā)關(guān)注。目前我國(guó)對(duì)于地鐵抗震及防護(hù)的研究還不夠完善,大多數(shù)抗震研究與設(shè)計(jì)規(guī)范多集中于工民建、公路、鐵路橋梁等領(lǐng)域,這些方法顯然并不適用于地鐵工程。而現(xiàn)行對(duì)于地鐵車站抗震的設(shè)計(jì)規(guī)范又僅停留于理論階段,與實(shí)際工程存在不匹配、應(yīng)用能力較弱能問(wèn)題。特別是對(duì)于如何防震未作出詳盡的設(shè)計(jì)意見(jiàn)。因此對(duì)于地鐵抗震研究我們還急需完善。本文以石家莊地鐵3號(hào)線槐安橋站為研究對(duì)象,通過(guò)現(xiàn)有規(guī)范中的設(shè)計(jì)方法與研究中的計(jì)算理論對(duì)車站的主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了抗震分析,采用兩種比較常見(jiàn)的方法,即反應(yīng)位移法和地震系數(shù)法對(duì)車站在不同地震荷載組合下的應(yīng)力位移響應(yīng)進(jìn)行了計(jì)算,并將結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,得出了在不同結(jié)構(gòu)形式上更適用的控制計(jì)算方法。為進(jìn)一步對(duì)何種結(jié)構(gòu)采用何種計(jì)算方法明確了方向。此外,采用MIDAS/GTS有限元計(jì)算軟件對(duì)主體框架下的應(yīng)力變形進(jìn)行了時(shí)程分析法計(jì)算,得到了在地震荷載工況下整個(gè)車站主體結(jié)構(gòu)的最不利斷面。最后根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果提出了最優(yōu)配筋方案及一系列針對(duì)性抗震措施。研究結(jié)果對(duì)科學(xué)合理設(shè)計(jì)地鐵工程、提高地鐵車站的抗震性能具有重要意義,也為其他類似提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)。
【學(xué)位單位】：石家莊鐵道大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：U231.4;TU93;TU352.11
【部分圖文】：

由于地下結(jié)構(gòu)建設(shè)規(guī)模相對(duì)較小，大規(guī)模興建時(shí)間相對(duì)較晚，且位于速度相對(duì)較小的地表下方，同時(shí)受到周圍土壓力的約束，受地震影響遠(yuǎn)表結(jié)構(gòu)，因此相對(duì)于地表結(jié)構(gòu)而言，地下結(jié)構(gòu)震災(zāi)記錄較少，抗震分析發(fā)展緩慢[2]。1995 年日本阪神地震是首次記錄到的幾乎完全塌毀的大型構(gòu)震害事例，針對(duì)本次地震案例可以看出由于地震來(lái)襲時(shí)的突發(fā)性和不，即使在地震頻發(fā)的國(guó)家仍難以確保地下結(jié)構(gòu)的完整性，地鐵車站的抗技術(shù)仍需要進(jìn)一步完善和發(fā)展。大開(kāi)地鐵車站始建于 1962 年，為站長(zhǎng) 120 m 側(cè)式站臺(tái)車站。地層是由粉土、砂礫及粘性土組成，地下水位為 3~4 m，車站上部覆土 4.8 m。設(shè)計(jì)照當(dāng)時(shí)規(guī)范，充分考慮日本當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)情況，設(shè)計(jì)選用安全系數(shù)相對(duì)較高安全系數(shù)達(dá)到 3，即在承受 3 倍的使用荷載情況下也不會(huì)出現(xiàn)破壞。大開(kāi)構(gòu)橫斷面寬 17 m，高 7.17 m，頂板厚 0.8 m，底板厚 0.85 m，側(cè)墻厚 0.8構(gòu)柱為方柱，截面尺寸為 0.40×1.00 m，中柱凈間距為 2.50 m，柱凈高 3 .8柱縱向主筋為 30φ 32 鋼筋，箍筋采用φ 9@350 的矩形折線兩種形式。

圖 1-2 中柱尺寸及配筋圖（mm）在 1995 年阪神地震時(shí)，靠近長(zhǎng)田站的一側(cè)，結(jié)構(gòu)受震害破壞最為嚴(yán)重，幾乎完全塌毀破壞，車站 35 根結(jié)構(gòu)柱中有 30 余根發(fā)生了嚴(yán)重破壞，站中間結(jié)構(gòu)柱破壞倒塌后，因受自重及外力影響，側(cè)墻頂部結(jié)構(gòu)受彎發(fā)生張拉破壞，上頂板在離中間結(jié)構(gòu)柱左右兩側(cè)各 1.75~2.00 m 范圍發(fā)生彎折，整體斷面形狀變成了M 型，地表 100 m 范圍發(fā)生塌陷沉降，最大塌陷深度約為 2.5 m。

圖 1-2 中柱尺寸及配筋圖（mm） 1995 年阪神地震時(shí)，靠近長(zhǎng)田站的一側(cè)，結(jié)構(gòu)受震害破壞最為塌毀破壞，車站 35 根結(jié)構(gòu)柱中有 30 余根發(fā)生了嚴(yán)重破壞，站倒塌后，因受自重及外力影響，側(cè)墻頂部結(jié)構(gòu)受彎發(fā)生張拉破中間結(jié)構(gòu)柱左右兩側(cè)各 1.75~2.00 m 范圍發(fā)生彎折，整體斷面形地表 100 m 范圍發(fā)生塌陷沉降，最大塌陷深度約為 2.5 m。
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本文編號(hào)：2857208