黄土地区具有地上结构地铁车站抗震性能研究

• 作 者: 聂闻锐
• 机 构: 兰州理工大学
• 出 处: 兰州理工大学
• 发表日期: 2018年01期
• 关键词: 黄土地区 地铁车站 地上结构 振动台试验 抗震性能 土-结构相互作用 数值模拟

黄土由于其自身土质结构的特殊性,使得黄土地区的震害现象不同于其它常见土质。在我国西部有较多城市位于黄土地区,随着西部地区的经济发展、城市规模的扩大,西部地区一些主要城市的交通环境明显恶化。为了改善城市交通拥堵的状况,地铁作为缓解城市交通压力的一种有效方式,开始进入西部黄土地区。而我国现行的技术规范《城市轨道交通结构抗震设计规范》(GB50909-2014)中给出的抗震设计方法,尚未考虑特殊地质条件。虽然研究人员已对黄土地区地铁结构抗震性能进行了一些研究,取得了一定成果。但之前的研究方式主要以数值模拟为主,振动台模型试验较少。已完成的黄土地区地铁车站数值分析和振动台试验也只对地下结构做了研究,尚未对同时具有地上和地下结构的地铁车站进行过振动台试验或数值分析研究。因此,本文针对这一现状,对黄土地区具有地上结构地铁车站抗震性能进行试验和数值分析研究。研究结果可为今后黄土地区地下建筑结构、地下商业街及人防工程的抗震性能设计提供一定的理论依据和技术支持。本文主要研究工作如下:(1)对地铁地下结构抗震性能研究的发展进行了回顾,总结了地铁车站地下结构在地震作用下的主要破坏形式、破坏特点和地铁地下结构抗震性能的研究方法,介绍了黄土地区地铁地下结构抗震性能的研究发展动态。(2)依据Bockingham?定理,选用人工质量模型,进行振动台模型试验的相似设计,按着相似关系完成缩尺模型制作。根据原型车站结构所处的场地类型和振动台试验的损伤特点,确定试验输入地震动和加载工况安排方案。(3)进行了黄土地区具有地上结构地铁车站抗震性能的振动台试验研究,通过对振动台试验结果的分析,评估了模型土箱的边界效应,得到了模型黄土地基、模型结构的动力反应规律和结构在地震作用下的破坏特征。(4)使用有限元分析软件ABAQUS对原型地铁车站结构的地下部进行了数值分析,通过与振动台试验结果的对比,分析了有地上结构和无地上结构时,模型地基的动力反应差异。通过对模型结构变形和应力反应的分析,得到了黄土地区地铁车站结构在地震作用下的易受损部位,为今后黄土地区地铁车站结构抗震设计提供实际参考和理论依据。