软土地铁车站抗震计算方法与结构优化选型

摘要

上海市地下铁道系统在国内发展较早，至今已经形成庞大的体系。上海所处的南黄海-下扬子地震带地震活动频繁，且本地区厚达250～300m的软土地层对地震有放大效应，发生地震容易加大危害。可见，对在上海地区软土地基中的地铁车站结构和地铁区间隧道，极有必要结合土质条件对其抗震性能开展理论分析和设计方法的研究。
　　 本文进行的工作和取得的进展主要有：
　　 1、通过对采用动力时程分析法计算的结构动内力的比较分析，对二维和三维问题动力反应的计算分别确定了计算区域的合理范围。
　　 2、对二维问题动力时程分析的侧边界，分别采用不同的边界条件进行了计算，结果表明自由场边界能较好拟合振动台试验的结果。
　　 3、通过大量试算研究了各类因素对结构动内力的影响程度，证明了结构形式、埋深和地基土性三种因素是主要影响因素，为等代水平地震加速度法和等代水平地震惯性力法建立可考虑主要因素的计算方法奠定了基础。
　　 4、通过研究埋深及地基土性对地铁车站结构地震反应动内力的影响，对等代水平地震加速度的确定，分别建立了其与结构埋深及土性间的定量关系，给出计算式，完善了地铁车站结构地震反应计算的等代水平地震加速度法。
　　 5、通过研究埋深及土性对地铁车站结构地震反应动内力的影响，对等代水平地震惯性力的确定，分别建立了其与结构埋深及土性间的定量关系，给出计算式，完善了地铁车站结构地震反应计算的等代水平地震惯性力法。
　　 6、以上海市某地铁车站为背景，研究了带商业开发部位的连体地铁车站的抗震性能及其优化选型，提出了结构抗震的构造措施。
　　 最后，对研究工作进行总结，并讨论了今后可能进一步开展研究的方向。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 研究目的和意义

1.2 地下结构抗震计算研究现状

1.3 主要研究内容

第2章 软土地铁车站抗震计算的动力时程分析法

2.1 概述

2.2 基本原理

2.2.1 土-地下结构体系动力分析的基本方程

2.2.2 土-地下结构体系地震响应的有限差分解法

2.2.3 动力响应分析的边界条件

2.3 上海地区软粘土的动力特性

2.3.1 土动力特性试验

2.3.2 典型饱和软土的动力本构模型

2.3.3 土动静特性参数的相关性

2.4 动力时程分析的计算简图

2.4.1 计算范围

2.4.2 材料模型

2.4.3 地震输入

2.4.4 边界条件

第3章 软土地铁车站抗震计算的等代水平地震加速度法

3.1 概述

3.2 基本原理

3.3 等代水平地震加速度的分布形式

3.4 等代水平地震加速度的取值

3.4.1 影响因素

3.4.2 地震加速度基本值(βs)

3.4.3 埋深影响修正(βh)

3.4.4 地基土体影响修正(βt)

3.5 边界条件

3.6 材料模型

3.6.1 土体模型

3.6.2 车站结构模型

3.7 轴力与剪力修正

3.8 计算范围

3.8.1 计算区域横向尺寸

3.8.2 计算区域竖向尺寸

3.9 算例

3.9.1 工程概况

3.9.2 动力时程分析法

3.9.3 等代水平地震加速度法

第4章 软土地铁车站抗震计算的等代水平地震惯性力法

4.1 概述

4.2 基本假定

4.3 计算简图

4.4 等代水平地震惯性力的取值

4.4.1 影响因素

4.4.2 埋深影响修正(kh)

4.4.3 地基土体影响修正(kt)

4.5 材料模型

4.6 轴力与剪力修正

4.7 算例

第5章 基于抗震性能的地铁车站结构的优化选型

5.1 概述

5.2 工程概况

5.3 研究目的与计算方案

5.4 侧墙开孔的优化方案

5.4.1 计算模型

5.4.2 计算结果与分析

5.5 沉降缝对抗震性能的影响

5.5.1 计算模型

5.5.2 计算结果与分析

5.6 结构截面形式的优化

5.6.1 计算模型

5.6.2 计算结果与分析

5.7 楼板开孔的优化方案

5.7.1 计算模型

5.7.2 计算结果与分析

5.8 结论

第6章 结语

致谢

参考文献

论文发表与研究成果

发表论文

研究报告

参编规范