暗挖地鐵車(chē)站結(jié)構(gòu)抗震因素分析

暗挖地鐵車(chē)站結(jié)構(gòu)抗震因素分析摘要：以在建的石家莊暗挖地鐵車(chē)站三教堂站為例，建立三維數(shù)值模型并進(jìn)行地震響應(yīng)分析，研究結(jié)構(gòu)在不同地震動(dòng)輸入方式、不同地震波、不同加速度峰值、不同剛度的土層分類以及上覆土厚度等因素在地震作用下地鐵車(chē)站結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、位移及加速度放大系數(shù)的影響。結(jié)果表明：不同地震波作用下，結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、位移及加速度動(dòng)力響應(yīng)有很大區(qū)別；在不同加速度峰值地震波的作用下，隨著加速度峰值的增大結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、位移越大，但加速度放大系數(shù)基本不變；隨著土層剛度增大，結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、位移及加速度放大系數(shù)減??；隨覆蓋土厚度的增大，結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、位移、加速度放大系數(shù)也增大。關(guān)鍵詞：地震響應(yīng)；地震波；地下結(jié)構(gòu)；本構(gòu)模型；人工邊界FactorsAnalysisonUndergroundSubwayStationStructure

UnderSeismicDynamicResponseAbstract：TakingThreeChurchesstationofShijiazhuangsubwayinprogressforexample,settingupthreedimensionalmodelandcalculatingDynamicsimulation.StudyfactorsofdifferentinputmodeofSeismicwave,differentseismicwaves,differentpeakacceleration,differenthardnesssoillayerandthethicknessoftheoverlyingsoiletc,that'sfactorsinfluencetostress,displacement,accelerationunderThedynamicresponseofsubwaystation.Itisconcludedthatundertheeffectofdifferentseismicwave,thestructureofthestress,displacementandaccelerationdynamicresponseisverydifferent;Underdifferentpeakaccelerationofseismicwaveimpact,withtheincreaseofpeakacceleration,thestructureofthestressanddisplacementislarger,buttheaccelerationamplificationcoefficientremainunchangedapproximately;Withtheincreasesofhardnesssoillayer,thestructureofthestress,displacementandaccelerationmagnificationcoefficientdecreases;Withtheincreaseofthethicknessofcoveringsoil,thestructureofthestress,displacementandaccelerationmagnificationcoefficientisincreasedalso.Keywords:seismicresponse,seismicwave,undergroundstructures,constitutivemodel,artificialboundary1引言近年來(lái)，我國(guó)城市地鐵發(fā)展迅速，地鐵在城市交通中起到了越來(lái)越重要的作用，而地鐵車(chē)站抗震研究引起越來(lái)越多學(xué)者的關(guān)注。人們總是有一種舊的思想認(rèn)為在地震響應(yīng)下由于地層約束著結(jié)構(gòu)，地下結(jié)構(gòu)相對(duì)于地上結(jié)構(gòu)更為安全，但是近些年的一些地震中諸多城市的地下結(jié)構(gòu)都受到嚴(yán)重?fù)p壞，最典型的就是在1995年日本坂神地震中，神戶市以及阪神地區(qū)幾座城市的地下供水系統(tǒng)和污水排放系統(tǒng)遭受到嚴(yán)重的破壞［1-2］，給人們帶來(lái)巨大的損失，因此地下結(jié)構(gòu)抗震問(wèn)題應(yīng)該引起人們的高度重視。在地鐵車(chē)站的數(shù)值模擬抗震研究中，越來(lái)越多的研究者用三維數(shù)值模型取代以往的二維模型，因?yàn)檩^二維數(shù)值模型而言，采用三維模型模擬地下結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)，能夠更加直觀、具體、精準(zhǔn)，更加符合工程的真實(shí)情況。本文通過(guò)對(duì)在建的石家莊暗挖地鐵車(chē)站三教堂站進(jìn)行動(dòng)力響應(yīng)分析，研究影響暗挖地鐵車(chē)站抗震響應(yīng)的因素，并分析各種因素影響的程度，在實(shí)際的工程中應(yīng)該注意哪些因素帶來(lái)的負(fù)面影響，其研究成果對(duì)實(shí)際工程具有重要的參考和指導(dǎo)意義。土-地鐵車(chē)站結(jié)構(gòu)計(jì)算模型石家莊三教堂站為暗挖兩層三跨島式車(chē)站，暗挖段采用洞樁法施工，車(chē)站總長(zhǎng)288.5m，其中暗挖段長(zhǎng)202.5m，拱頂覆土厚度約為6m，車(chē)站寬度為23.7m，主體分為邊墻、中柱、頂板、中板及底板五大部分。其中結(jié)構(gòu)頂板厚度為1m，中板厚度為0.4m,側(cè)墻厚度為0.9m,底板厚度為1.2m,中柱為0.9m,車(chē)站拱頂部至底板高約為15.2m,方柱采用C50鋼筋混凝土，頂板、邊墻、底板、中板及縱梁、中隔墻采用C40鋼筋混凝土，模型的橫向計(jì)算寬度取80m（3~5倍的車(chē)站橫向?qū)挾龋v向上側(cè)取值至地平面，縱向計(jì)算長(zhǎng)度取55m,沿軌道方向上的計(jì)算長(zhǎng)度取值50m。土-車(chē)站結(jié)構(gòu)模型見(jiàn)圖3-2,車(chē)站結(jié)構(gòu)模型見(jiàn)圖3-2。石家莊場(chǎng)地土層參數(shù)見(jiàn)表3-1。圖3-1土-車(chē)站結(jié)構(gòu)三維模型圖3-2車(chē)站結(jié)構(gòu)三維模型模型四周施加自由場(chǎng)邊界,底部施加粘性邊界用以模擬地震波的吸收,土體的動(dòng)力本構(gòu)模型采用摩爾-庫(kù)倫本構(gòu)模型,結(jié)構(gòu)采用彈性本構(gòu)模型,本文選擇常在地震模擬中被采用的美國(guó)El-Centro地震波來(lái)進(jìn)行動(dòng)力輸入,該地震波適用于中軟土場(chǎng)地,將原始加速度記錄按照結(jié)構(gòu)場(chǎng)地的設(shè)防烈度調(diào)整并反演后的加速度峰值為48.5cm/s2,加速度時(shí)程曲線分別如圖3-3所示。表3-1土層分布參數(shù)表編號(hào)土層名稱深度彈性模密度/(kNm-l)泊松內(nèi)摩擦角/°體積模量變形模量/m量/MPa比/u/MPa/MPa1素填土3.8150016000.3l5l2546

黃粉質(zhì)250018500.3125219772黏土63粉質(zhì)