【摘要】：隨著經濟的發(fā)展和地面交通的繁忙,我國地鐵系統(tǒng)的建設規(guī)模不斷擴大,地鐵車站的抗震設計日益受到工程技術人員的關注。但所取得的成果仍遠不能滿足實際工程需要。因此,對地鐵車站等地下結構的抗震研究十分有必要。本文根據(jù)地基土與結構相互作用理論,采用ANSYS軟件分析動力接觸效應對結構地震響應的影響。并以廈門某三層島式地鐵車站為實例,側重分析了地鐵車站的位移和應力響應。主要研究內容和結論如下:首先探討了動力時程分析中的材料本構、邊界條件、阻尼類型、平面簡化方法等關鍵問題,確定了本文建模的理論依據(jù)。并據(jù)此分別建立考慮接觸效應和不考慮接觸效應的地鐵車站有限元模型。在考慮了接觸面上的動力滑移與分離現(xiàn)象的基礎上,分析了不同地震波作用下,動力接觸效應對地鐵車站的層間相對位移和結構應力的影響。結果表明:考慮動力接觸效應后結構的位移和應力響應會明顯降低,且動力接觸效應對車站上層水平相對位移影響比對下層影響大。其次將水平地震波單獨作用和水平地震波-列車荷載耦合作用兩種情況細分為六種不同的工況,并以廈門某地鐵車站為例,分析各工況下地鐵車站頂?shù)装逑鄬ξ灰萍敖Y構應力的變化規(guī)律。結果表明:當?shù)卣鸷土熊嚭奢d耦合作用時,結構的位移響應比結構在水平地震單獨作用時小,而結構的應力響應比結構在水平地震單獨作用時大。最后分析了不同地震波作用下,廈門某地鐵車站的邊界條件、周圍土體剛度及主體結構剛度對車站自振響應、結構位移和應力響應的影響規(guī)律。結果表明:周圍土體剛度對結構地震響應影響最大,土體剛度的增大可以有效地降低結構的位移和應力響應;采用固定邊界所得的地震響應比粘彈性人工邊界的大;增大主體結構剛度對降低結構地震響應作用很小,因此設計時不應一味提高主體結構剛度。
【圖文】：

大澤地鐵車站和大開地鐵車站的震害情況尤為嚴峻，過半的中柱被震壞進而引發(fā)逡逑車站結構的倒塌，造成地表路面大面積沉降［３］。阪神地震造成路面沉降最嚴重的逡逑有２．５米，地震災害情況見圖１．１和圖１．２［４］。２０１１年曰本曾發(fā)生過里氏９．０級地逡逑震，東京都會區(qū)地鐵系統(tǒng)受地震影響巨大。由此可見，在地下結構的設計和分析逡逑時，對其地震性能研究不容小視。逡逑我國南部接壤著歐亞地震帶，東部地區(qū)又毗鄰著環(huán)太平洋地震帶，有７４．５％逡逑的城市處于地震活動區(qū)，有近一半城市的抗震設防烈度高于７度，地震活動非常逡逑頻繁［５］。２００８年汶川曾發(fā)生過里氏震級８．０級的大地震，受地震影響成都的地鐵逡逑車站部分位置出現(xiàn)裂縫和變形增大的現(xiàn)象，隧道的襯砌接縫處出現(xiàn)了滲水、錯臺逡逑和局部損壞［６］。以及臺灣９．２１南投地震、青海４．１４玉樹地震和四川４．２０雅安地逡逑震均對地下結構產生不同程度上的破壞，嚴重影響地震發(fā)生區(qū)域內人民的生命財逡逑產安全和城市的正常運轉。逡逑１逡逑

在地震作用下，地下結構的響應分析涉及到很多方面的內容，其中地基動力相互作用問題是分析中的關鍵，需要結合多學科的知識，例如土動力動力學和地震工程等。目前關于地基土－結構動力相互作用問題的研究一用計算分析法和實驗模擬法，其中計算分析法可以分為：整體分析法、子和集總參數(shù)法［６７］。逡逑地基土邋－結構動力接觸有限元分析法逡逑整體分析法是把結構及結構周圍地基土體視為一個統(tǒng)一的整體，這種分析僅考慮了地基土邋－結構的動力接觸效應，而且能分析地基土體的非線性和性等問題，其中有限元法隨計算機技術的發(fā)展得到了廣泛的應用［６８］。有限中最重要的一環(huán)是處理地基土與結構間的動力接觸行為，最簡單的方法是如所示的假設結構單元與接觸的土單元共用同一節(jié)點。這里只是把結構看成料介質，，故在計算時接觸面的變形相容條件和動力平衡條件易被滿足。逡逑
【學位授予單位】：廈門大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU435;TU352.11

【參考文獻】

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1 艾輝軍;彭立敏;施成華;;基于三維非連續(xù)接觸模型的管片接頭靜動力特性分析[J];巖土工程學報;2013年11期

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3 陳國興;陳磊;景立平;龍慧;;地鐵地下結構抗震分析并行計算顯式與隱式算法比較[J];鐵道學報;2011年11期

4 何偉;陳健云;溫瑞智;;豎向地震動對軟土地鐵隧道地震響應影響分析[J];四川大學學報(工程科學版);2010年05期

5 莊海洋;王修信;陳國興;;軟土層埋深變化對地鐵車站結構地震反應的影響規(guī)律研究[J];巖土工程學報;2009年08期

6 王國波;馬險峰;楊林德;;軟土地鐵車站結構及隧道的三維地震響應分析[J];巖土力學;2009年08期

7 陳健云;溫瑞智;于品清;何偉;;淺埋軟土地鐵車站地震響應數(shù)值分析[J];世界地震工程;2009年02期

8 李建波;陳健云;李靜;林利民;;軟土淺埋地鐵車站地震響應的多因素影響分析[J];地下空間與工程學報;2009年02期

9 莊海洋;陳國興;王修信;;軟土層厚度對地鐵車站結構地震反應的影響規(guī)律研究[J];地震工程與工程振動;2008年06期

10 劉祥慶;劉晶波;;基于纖維模型的拱形斷面地鐵車站結構彈塑性地震反應時程分析[J];工程力學;2008年10期

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2 王文暉;地下結構實用抗震分析方法及性能指標研究[D];清華大學;2013年

3 何偉;地下結構地震響應及其與地表建筑的影響研究[D];大連理工大學;2011年

4 王國波;軟土地鐵車站結構三維地震響應計算理論與方法的研究[D];同濟大學;2007年

5 莊海洋;土—地下結構非線性動力相互作用及其大型振動臺試驗研究[D];南京工業(yè)大學;2006年

6 李彬;地鐵地下結構抗震理論分析與應用研究[D];清華大學;2005年

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3 張亞輝;地鐵車站結構抗震計算方法研究[D];石家莊鐵道大學;2015年

4 鄭學濤;基于反應位移法某地鐵車站抗震研究[D];石家莊鐵道大學;2015年

5 王公陽;地鐵車站結構地震動力響應有限元時程分析[D];中南大學;2014年

6 林宇晗;城市地鐵車站地下結構地震反應分析[D];遼寧工程技術大學;2013年

7 孟憲春;多層地鐵車站振動臺試驗與數(shù)值模擬[D];中國地震局工程力學研究所;2011年

8 賀萬里;基于土—結構相互作用的地鐵車站抗震的動力有限元響應分析[D];中南大學;2011年

9 施正城;地鐵車站與區(qū)間隧道過渡段的抗震設計分析[D];北京交通大學;2010年

10 吳薪柳;天津站交通樞紐工程振動臺試驗及其數(shù)值模擬[D];天津大學;2009年

本文編號：2677834