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《地铁区间隧道震害特点、震害分析方法及减震措施的探讨论文》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、地铁区间隧道震害特点、震害分析方法及减震措施的探讨论文.freelije=∫VNTρNdVC为体系的总体阻尼矩阵,由Rayleigh线性组合法确定:C=αM+βKα、β为阻尼常数;可按两种不同的振动频率下测得的阻尼比加以确定。其中{Ix}=0,1,0,1,…,0,1T称为激振矢量,Ug¨(t)为离散的地震加速度值。以EICentro地震水平记录作为加速度输入。计算网格的左右边界采用竖向约束,下边界采用固定边界,上边界为自由边界。地铁结构的振动形态受地震波入射方向的影响较大,以前人们认为水平地震力是导致结构破坏的主要因素,研究表明竖向地震力对结构的破坏也不容忽视,所以分析中不应单独考虑一个方向
2、的地震力,现在对竖向地震力的分析采用冲量法,但该法只能分析出竖向地震荷载作用下结构所受地震力与结构自重的比值,无法全面了解结构的动力行为,存在很大局限性,用有限元法能全面分析结构的位移、加速度、应力的变化。按(1)式竖向激振时Ug¨{Iy}=10,1,0,…,1,0T,关于竖向加速度值的采用,一般酌情用水平值的0.25~0.5倍,若有地震竖向加速度记录,应用实际记录,EICentro竖向地震记录,如图3所示。有限元计算网格的左右边界采用水平约束,下边界固定,上边界自由,采用Neark隐式时间积分法求解方程(1),即可得出水平及竖向地震荷载分别作用下任一结点的位移时程、加速度时程;单元内任一高
3、斯点在某时刻的主应力大小。上述平面分析方法对了解地铁区间隧道任一断面的地震反应有很大作用3,4。分析地铁入口、隧道转弯等处的地震特性可采用空间有限元进行分析。分析网格如图4,笔者采用的以上分析方法有以下特点:(1)考虑了材料的非线性;(2)采用莫尔-库伦屈服准则并对超出屈服点的应力进行调整;(3)在非线性问题的求解过程中采用初始刚度法和切线刚度法相结合的方法,并以初始刚度法为主;(4)可以考虑水平及竖向地震力的作用。2.2分析中值得注意的问题无论用平面分析方法还是空间分析法均应注意以下问题:(1)采用有限元进行分析时,分析范围应不小于结构尺寸的5倍,注意边界条件的选取;下边界最好取到基岩顶面
4、;(2)用无限元虽可以模拟边界条件,但其分析范围如何取,即在何处使有限元与无限元耦合,值得进一步探讨,一般认为要使有限元的分析范围能够包含体系塑性反应区;(3)地下与地面结构的交界处、隧道转弯部位及两洞相交部位,由于受力状态复杂,而这些地方又是抗震的薄弱环节,应注意对这些关键部位进行数值分析;(4)地铁结构的振动形态受地震波入射方向的影响较大,分析中不应单独考虑一个方向的地震力,要考虑到水平及竖向地震力共同作用。以上分析只能得出竖向及水平地震力分别作用下的动力响应,如何考虑两者的共同作用值得进一步探讨。3减震措施根据地铁区间隧道震害特点及动态反应分析结果,应从以下几个方面采取措施以减轻震害:
5、(1)地质方面:地铁选线时要考虑将之置均匀、稳定地层中,远离断层、风化带及液化区;(2)结构方面:一般应采用对称结构,避免截面尺寸变化过大,结构中的结点应尽量用弹性结点,区间隧道转弯处交角不应过大,加强出口处的抗震设防;(3)埋深:条件许可尽量增加隧洞的埋深,以减轻震害;(4)抗震缝的设置:沿隧洞纵向隔一定距离设置抗震缝,以减轻变形的累加,减轻震害;(5)施工方法;施工条件允许的情况下,尽量不采用明挖法施工,如采用该法施工必须注意回填土要密实,回填土的性质与地基土类型相似。4结束语目前地铁建设日益发展,而地下结构的抗震研究又明显滞后于地面结构的抗震研究,文中综合论述地铁区间隧道的震害特点及减
6、震措施,阐述了目前地铁地震反应分析方法:平面八结点有限元法、平面八结点有限元与六结点无限元及四结点无限元耦合法、空间20节点有限元法,相关分析结果可
