软土地下结构地震反应及其环境影响评价

论文摘要

随着国家经济迅猛发展和城市用地不断紧张,我国已经进入了地铁工程建设的黄金时代。我国是一个多地震的国家,但到目前为止我国尚缺少完善的地铁地下结构抗震分析方法和独立的地铁地下结构抗震设计规范。以往的震害表明,地铁地下结构一旦遭受地震破坏,将会给地震应急和震后修复工作带来极大的困难,并且地铁地下结构完全埋深于土中,土—地下结构的动力相互作用将明显改变场地周围土体的动力反应特性,进而影响上部已建和拟建建筑结构的地震反应特征,因而,研究地铁地下结构抗震问题具有重要的理论意义和工程应用价值。本文以某典型软弱地基浅埋地铁为研究对象,根据拉格朗日有限差分法理论,采用粘性人工边界条件,考虑地基土与地铁地下结构动力相互作用的影响,建立二维有限元整体模型,对软弱地基上地铁车站的地震反应和建有车站后引起的场地地震效应的变化进行了数值研究。论文的主要工作如下:(1)考虑大变形和采用粘性边界条件,建立土—结构动力相互作用的二维动力模型,对浅埋软土场地地铁车站地震荷载作用下的动力响应进行数值研究,分析了地铁车站结构的水平相对位移反应和加速度反应,研究了地铁车站结构的埋深对结构地震位移的影响。对周围土体的动力响应进行了分析,并对地震作用下对地铁车站结构的内力进行了比较分析,对地铁车站结构的抗震设计提出了一些看法和对策。(2)对浅埋软土场地地铁车站地震作用下对自由场地的动力响应进行数值研究。比较分析了建有车站和自由场地两种情况下,地铁车站结构的水平相对位移反应和加速度反应,对地表点的水平向地震动加速度、速度、位移和加速度反应谱进行了分析,并研究了不同埋深下地铁车站结构对地表峰值加速度的影响,得出了一些有意义的结论。最后分析了车站结构顶底板相对位移dr与自由场反应中地表和基岩间峰值相对位移dg之间的关系,得出把地表和基岩间峰值相对位移作为地下结构的设计地震动参数是合理的。(3)对软土地铁车站结构相对位移地震影响因素进行了研究,着重从埋深、人工边界、土体和结构的刚度四个方面进行了比较分析。分析地铁车站顶底板相对位移的变化规律,得出一些有意义的结论,对地铁抗震设计提供一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外地下抗震研究发展的概况
• 1.3 地下结构抗震研究方法及现状
• 1.3.1 现有的地下结构抗震方法
• 1.3.2 地下结构抗震研究的数值分析方法
• 1.4 论文的选题目的及主要工作
• 1.4.1 本文选题的目的
• 1.4.2 本文的主要工作
• 2 地铁地下结构动力分析中的几个问题
• 2.1 FLAC软件原理及特点
• 2.2 人工边界条件的选取
• 2.2.1 粘性边界
• 2.2.2 自由场边界
• 2.3 地震波的调整输入和动力加载
• 2.4 阻尼的选择
• 2.5 地铁车站结构平面简化
• 2.6 本章小结
• 3 浅埋软土地铁车站地震响应数值分析
• 3.1 引言
• 3.2 计算模型及计算参数
• 3.2.1 工程概况
• 3.2.2 建立模型和划分网格
• 3.3 结果分析
• 3.3.1 车站结构的水平位移反应
• 3.3.2 水平加速度及其加速度反应谱
• 3.3.3 考虑不同埋深对结构地震位移的影响
• 3.3.4 结构内力分析
• 3.3.5 土层动力分析
• 3.4 本章小结
• 4 地铁车站对自由场地地震响应影响分析
• 4.1 引言
• 4.2 计算模型及计算参数
• 4.3 计算结果及分析
• 4.3.1 地铁车站的水平位移反应
• 4.3.2 水平加速度反应
• 4.3.3 地表点地震反应分析
• 4.3.4 考虑车站结构不同埋深
• 4.3.5 设计地震动参数
• 4.4 本章小结
• 5 地铁车站结构相对位移影响因素分析
• 5.1 引言
• 5.2 结构埋深的影响
• 5.3 人工边界的影响
• 5.4 土体刚度的影响
• 5.5 结构刚度的影响
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢