地下结构地震破坏形式与抗震分析方法综述

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1、地下结构地震破坏形式与抗震分析方法综述摘要：随着人口的在激增以及经济的发展，人们的需求也开始狂飙式的增长。然而，城市的空间有限，地面空间已经被充分利用，人们的视线开始转为地下，地下结构的开发缓解了城市的地面压力。然而，由于地下结构的抗震技术的发展还并不成熟，在地震后，往往会造成地卜-结构的损坏其至直接丧失继续工作的能力，给人们的财产安全带来威胁，影响人们的正常生活。因此在此文屮对地下结构的震害形式以及近年来地下结构抗震分析的研究成果进行展示。以加深对地下结构展害的了解，并引起人们对地下结构抗役减震的重视。关键词：地下结构抗震，震害形式

2、，抗震分析，抗震减震0引言地震是H然界白然界一-种常见的白然灾害，地球上毎年约发生500多万次地震，即每天要发生上万次地震。其中绝大多数太小或太远以至于人们感觉不到。真正能对人类造成严重危害的地震大约有一二十次，能造成特別严重灾害的地震大约有一两次。然而，这种地震不仅仅会给损害人们的财产安全，更有其者会威胁到生命安全。以往的抗震研究主要集屮在地上建筑。认为地下结构受到的外界环境较少，各方向约束较多，刚度较大，且高度较小，加Z过去地下结构的建设规模相对较少，地下结构受地震作川引起的结构的严重破坏的相关资料也较少，因此地下结构的工程抗震研

3、究及设计长期未得到足够的重视。1923年日本关东大地震(M8.2),震区内116座铁路隧道，有82座受到破坏;1952年美国加州克恩郡地震(M7.6),造成南太平洋铁路的四廉隧道损坏严重；1976年唐山地震(M7.8),唐山市给水系统完全瘫痪,秦京输汕管道发生五处破坏；1978年LI木伊豆尾岛地震(M7.0)震后出现了横贯隧道的断裂，隧道衬砌出现了一系列的破坏；特别是1995年日本阪神大地震(M7.2)中,神户市及阪神地区儿麋城市的供水系统和污水排放系统受到严重破坏，其中神户市供系统完全破坏，并基木丧失功能。神八市部分地诙车站和区间隧

4、道受到不同程度的破坏，其中人开站最为严重，一半以上的中柱完全倒塌，导致顶板坍塌和上覆土层大量沉降，最大沉降量达2.5m。地震对地下结构造成人规模破坏的同时，地震对地下结构的安全性构成的威胁也开始引起了人们的重视，地下结构工程抗震从业者在震后获取了大量的地震动作川在地下结构上产主的动力特性及彩响结构动力响应的影响因素等宝贵资料，对地下结构工程抗震减震领域的发展具有极人的推动作用。近年來，关于地下结构的工程抗震分析方法的文献人量涌现。学者从不同角度对地下结构抗震进行阐述，并且有不少理论转化为工程技术，在工程实践中得到了论证。笔者试图综合前

5、人的研究成果，在本文中简要介绍地下结构在地震作用下的破坏形式以及地F结构抗震分析方法，以便加深对地卜结构工程抗震的了解，也可增加人们对地下结构工程抗震的重视程度。1地下结构震害由于所处环境、约朿情况等的差界，地下结构的破坏形式与结构破坏的影响因素与地上结构有很多不同之处。1.1地下结构震害形式以下以日本阪神地震为主要对象，结合其他地震造成的震害，总结了地铁车站、地下管道、地卜•隧道的主要震害形式。1.1.1地铁震害形式[1]地铁破坏包括地铁站、区间隧道和两者之间的连接部分的破坏，其中地铁车站的破坏最为严重。(1)屮柱开裂、坍塌，英至丧

6、失承载力,造成地面不同程度塌陷。(2)顶板开裂、坍塌(1)侧墙开裂1.1.2地下管道震害形式[2](1)管道接口破坏，在三种破坏形式中所占比重最大(2)管段破坏(3)管道附件以及管道与其他地下结构连接的破坏1.1.3地下隧道震害形式[3](1)隧道内部产生裂缝，混凝土剥落(2)隧道环向施工缝处产生剥落，底板产生隆起或倾斜1.2地下结构地震反应的特点[4]在地震作用下，地下结构与地上结构的振动特性冇很大的不同。二者作对比如下：(1)地下结构的振动变形受周围地基土壤的约束作用显著，结构动力反应一般不明显表现出口振特性的影响。地面结构的动力

7、反应则明显表现岀自振特性的影响，特别是低阶模态的影响(2)地下结构的存在对周围地基地震动的影响一般很小。(指地下结构的尺寸和对于地震波长的比例较小的情况)。地面结构的存在则对该处fl由场的地震动发生较大的干扰(3)地下结构的振动形态受地震波入射方向的影响很大，地震波的入射方向发生不大的变化，地卜-结构的变形和应力可以发纶较大的变化，地下结构各点的变形和应力可以发生较大的变化。地面结构的振动形态受地震波的入射方向影响较小(4)地下结构在振动中各点的相位差别十分明显。地面结构在振动屮各点的相位差不很明显(5)一般而言，地下结构在振动中的主

8、要应变与地震加速度人小的联系不很明显，但与周围岩土介质在地震作用下的应变或关系密切。对地面结构来说，地震加速度则是影响结果动力反应大小的一个重耍因素(6)地下结构的地震反应随埋深发主的变化不很明显。对地而结构來说，埋深是