地下結構地震破壞機理研究.pdf

1、為了解決車輛的增多，城市交通擁擠等一系列問題，各地開始大規(guī)模的進行地鐵建設。大規(guī)模的地鐵建設使地鐵抗震問題成為城市工程抗震和防災減災研究的重要課題。地下結構一旦發(fā)生震害，修復困難、代價昂貴，也將對其周圍的結構造成不利的影響。而我國已建成地鐵和有地鐵規(guī)劃的城市中有很多地區(qū)處于地震高發(fā)地帶，因此，必須對地下結構的地震響應規(guī)律和地下結構破壞機理進行研究，以指導地下結構抗震設計和抗震安全性能評估。本文在總結國內(nèi)外有關地下結構地震反應研究的基礎上

2、，為探索地下結構地震破壞機理做了如下工作：
　　 1.振動臺三維疊層剪切箱的研制
　　 在總結國內(nèi)外研制疊層剪切箱的基礎上，首次設計并制作了國內(nèi)最大的剛度可調(diào)的可用于進行大型三維模擬振動臺試驗的三維疊層剪切模型箱。通過在地震模擬振動臺的實際測試和檢驗，驗證了該剪切箱可使地下結構大型模擬振動臺試驗較好地模擬半無限域中地下結構地震反應。
　　 2.粘土層中地下結構大型模擬振動臺試驗
　　 利用已研制的三維

3、疊層剪切模型箱完成了一系列不同土層、不同工況的地下結構大型模擬振動臺試驗。對試驗的宏觀現(xiàn)象及選取的二次典型試驗的數(shù)據(jù)詳細分析，初步揭示了不含砂層土體中地下結構的震害機理與破壞模式。在地震荷載作用下，不同深度土體的剪切變形差使地下結構發(fā)生的層間相對位移是導致地下結構破壞的主要原因。地下結構震害以柱頂及頂板和樓板與側墻的節(jié)點處破壞為主，并且破壞程度隨埋深的減小而增大。
　　 3.可液化砂土層中地下結構大型模擬振動臺試驗
　　

4、 完成了可液化砂土層中地下結構大型模擬振動臺試驗。通過對比可液化砂土層中和粘土層中地下結構振動臺試驗中加速度數(shù)據(jù)放大系數(shù)可以發(fā)現(xiàn)：相同峰值地震動輸入時，相同埋深處的粘土層中地下結構加速度放大系數(shù)大于砂土層中地下結構加速度放大系數(shù)，這說明砂土液化對地下結構有減震作用。從試驗后檢驗也可以發(fā)現(xiàn)，液化后的土體中，試驗模型沒有明顯的破壞，但液化后由于孔隙水壓力的增加，使得模型結構產(chǎn)生了明顯的上浮現(xiàn)象，對于本次試驗，由于砂土層是水平成層的，試驗模

5、型僅是獨立的地鐵車站模型，結構上浮基本上是均勻的，可以推斷：在實際地鐵工程中，如果隧道或地鐵車站處于不均土層中，液化后將導致嚴重的不均勻上浮或沉降，將引起隧道或結構的斷裂等嚴重破壞。
　　 4.三維有限元數(shù)值模擬分析
　　 為了實現(xiàn)在ABAQUS中用有限的模型土模擬半無限空間土體，探索了將加速度時程轉化為力時程，并在底邊界添加阻尼器的方法來實現(xiàn)在ABAQUS應用粘性邊界條件的方法，并通過波源問題和散射問題證明了此方法的