地铁结构在竖向地震分量作用下的动力响应分析

摘要

本论文从地下结构的经典理论出发，对于原型为地铁车站结构的两箱体结构在地震竖向分量作用下的动力响应进行理论分析和数值模拟。 首先，介绍了地震的危害以及当下一些地下结构的抗震研究方法，然后对当前地震竖向分量的研究现状及现有研究方法进行了综述，并指出可以使用解析法对其进行研究分析。在本文第二章，对土的本构模型以及混凝土的本构模型做了一定的阐述。在文章的第三章，对结构的在竖向地震分量作用下的动力响应做了解析推导并进行了求解。从而得出在地震竖向分量作用下结构的顶板的位移公式、中柱所承受的轴向力的公式以及底板的位移公式。在公式推导过程中，主要采用了结构动力学中的动力学方法，并且主要以克雷洛夫方法为主要手段进行动力响应解。 在文章的第章，采用数值模拟方法，对结构进行竖向分量作用下的数值模拟，从而得出顶板、中柱、底板的各个典型部位的动力时程图。在此基础上，对不同埋深情况下结构的动力响应进行了对比，并得出结论。此外，还对比了考虑和不考虑地震竖向分量时结构构件的内力区别。 本论文研究了地震竖向分量作用下地下结构的动力响应，并用解析法对地铁结构在竖向地震作用下的动力响应进行了分析。此外还进行了数值分析，为进一步将此方法运用于实际提供了一定的参考。

目录

文摘

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声明

第一章 绪论

1.1地震的危害及抗震研究的意义

1.1.1地震对于地下结构的危害

1.2地下结构抗震研究的特点

1.2.1地下结构抗震与地面结构抗震的不同点

1.2.2地下结构遭受震害的原因

1.3土和结构的相互作用分析

1.3.1土-地下结构动力相互作用的基本原理

1.3.2土-地下结构动力相互作用的的特点

1.3.3土-地下结构相互作用的主要分析方法

1.4地下结构抗震的研究方法

1.5本文的主要研究工作

1.5.1大开车站的破坏

1.5.2论文的工作

第二章 地下结构抗震中的本构模型

2.1土的动力本构模型

2.1.1土的线性粘-弹性动力本构模型

2.1.2土的弹-塑性动力本构模型

2.1.3基于大型有限元软件ABAQUS的一些土体的本构模型

2.2钢筋混凝土结构动力非线性本构模型

2.2.1平面问题研究中的有三种恢复力模型

2.2.2 ABAQUS中的混凝土材料模型

2.3接触面模型

2.4土-地下结构相互作用的有限元法中的边界处理

2.4.1有限元法种的边界分类

2.4.2无限远问题的边界处理

第三章 地下结构在竖向地震分量作用下的动力响应解析解

3.1地震竖向分量作用下地下结构的动力响应研究概述

3.1. 1理论研究方法

3.1.2数值分析方法

3.1.3实验方法研究

3.1.4竖向地震分量对于地铁站动力反应影响的研究的一些研究成果

3.2顶板在竖向地震竖向分量下的解析法

3.2.1结构位于刚性基岩上的振动

3.2.1结构位于土中时的振动

3.4竖向地震作用下中柱的动力响应分析

3.5底板在地震竖向分量作用下的动力响应分析

第四章 地铁结构在地震作用下的数值模拟

4.1模型的建立

4.1.1混凝土材料

4.1.2土体材料模型

4.1.3部件的组合

4.1.4网格的划分

4.2地震作用的确定

4.2.1地震波的特性

4.2.2选波基本原则

4.2.3地震波的选取

4.3计算结果分析

4.3.1结构的测点布置情况

4.3.2底板为基岩面时地震竖向分量作用下结构的动力响应

4.3.3结构在土中的情况

第五章 结论与展望

5.1主要结论

5.2研究课题展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢