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目前，学者们对地上结构在地震或冲击荷载作用下的连续倒塌已有较多的研究成果，但针对地铁地下车站结构破坏和倒塌的数值模拟成果则不多见。本文结合大开地铁地下车站开展了地震倒塌过程与破坏模式的研究。采用可以反映土体剪胀、应变软化和循环加载特性的统一硬化模型和能够描述混凝土材料力学特性的塑性损伤模型，建立了大开地铁车站结构的三维有限元地震损伤破坏分析模型，并采用时域显式整体分析方法分析了该车站的地震反应和破坏机理。工作及成果如下: 1、基于能够反映剪胀、应变软化以及循环加载特性的土的统一硬化模型，按照ABAQUS显式算法材料子程序VUMAT接口的格式，编写了相应的材料子程序，并通过一个单元的有限元计算验证了精度和效率。结果表明，该程序具有较高的精度，且能体现统一硬化模型剪胀、软化和循环加载的特性。 2、建立了大开地铁车站结构三维非线性地震反应分析模型，其中土体模型采用统一硬化模型，混凝土模型采用塑性损伤模型，土与结构界面接触采用通用接触算法。在此基础上，应用时域显式整体分析方法模拟了大开地铁车站结构的地震反应和破坏过程。结果与大开地铁车站的震害情况相吻合，中柱最先产生破坏，继而顶板折断，结构倒塌。 3、研究并对比了横向地震荷载单独作用、竖向地震荷载单独作用以及横向和竖向地震荷载耦合作用下大开车站结构与围岩土体的地震反应。结果表明:在强震作用下浅埋地下结构的上覆土体首先产生剪切破坏，在竖向地震作用下，其惯性力作用于车站结构上。该惯性力与围岩土体剪切荷载共同作用使车站结构的中柱产生压剪破坏，最终导致结构倒塌破坏。这一“顶部土体惯性力-围岩土体变形约束”的破坏模式与传统的围岩土体变形约束破坏模式是不同的。 4、通过改变埋深和比较相对竖向位移随埋深的变化关系，对比分析了上覆土层厚度对地下结构的影响。结果表明:随着埋深由浅向深过渡，地下结构抗震性能存在一个最不利的埋深位置。对于深埋地下结构，在地震作用下，由于上部土体的塑性变形未贯通，上部土体大主应力传递路径连续封闭，结构顶部仅受围岩变形约束的影响。然而，地震加速度随埋深增加而减小，围岩变形也越小。因此，埋深越大对地下结构抗震越有利。