預(yù)應(yīng)力大跨地鐵站震害機(jī)理與結(jié)構(gòu)優(yōu)選研究.pdf

1、大跨地鐵車站結(jié)構(gòu)采用先進(jìn)的預(yù)應(yīng)力技術(shù)實(shí)現(xiàn)大空間，充分利用結(jié)構(gòu)美體現(xiàn)現(xiàn)代交通建筑的特點(diǎn)，為乘客提供舒適的乘車環(huán)境，實(shí)現(xiàn)地鐵車站安全性、可靠性、適用性、經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)先進(jìn)性有機(jī)統(tǒng)一，與傳統(tǒng)的雙層三跨柱島式地鐵站相比具有更大優(yōu)勢。然而，地鐵是人流量集中區(qū)域，地鐵結(jié)構(gòu)一旦破壞會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，并且地下結(jié)構(gòu)的修復(fù)存在諸多困難。因此，對預(yù)應(yīng)力無中柱大跨度地鐵站進(jìn)行地震破壞機(jī)理和抗震性能的研究具有重要的理論意義與工程應(yīng)用價值。
　　本文以預(yù)應(yīng)

2、力大跨度無中柱地鐵車站結(jié)構(gòu)為研究背景，考慮車站結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力效應(yīng)，土-結(jié)構(gòu)的初始應(yīng)力以及阻尼，基于大型商業(yè)有限元軟件ABAQUS，用截面等效剛度法將密肋框架結(jié)構(gòu)簡化為二維平面應(yīng)變框架結(jié)構(gòu)，采用粘彈性人工邊界，分別在水平和豎向地震作用下進(jìn)行震害數(shù)值模擬，研究了預(yù)應(yīng)力無中柱大跨度地鐵站結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)特性，得出了預(yù)應(yīng)力無中柱大跨度地鐵車站在地震時的破壞模式和薄弱位置分布特點(diǎn)。主要研究內(nèi)容如下:
　　1.介紹了用于進(jìn)行土-結(jié)構(gòu)動力相互作用分

3、析的土體本構(gòu)、混凝土動塑性損傷本構(gòu)模型及其原理;土-結(jié)構(gòu)接觸面的數(shù)值模型處理方法。
　　2.比較了固定邊界、粘性邊界、無限元邊界、粘彈性邊界等邊界條件動力特性;分析不同波動輸入方式下自由場地的動力特性。在有限元軟件ABAQUS中實(shí)現(xiàn)了靜-動力人工邊界條件的轉(zhuǎn)換方法，并驗證了靜-動力人工邊界條件轉(zhuǎn)換方法的可靠性。
　　3.采用動塑性混凝土損傷本構(gòu)模型，用拉壓損傷因子描述混凝土在循環(huán)荷載下的非線性與疲勞性能，綜合考慮了震前土-結(jié)

4、構(gòu)自重應(yīng)力、鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力和地鐵車站結(jié)構(gòu)的阻尼效應(yīng)，對土-地鐵結(jié)構(gòu)相互作用系統(tǒng)地進(jìn)行了地震過程的非線性數(shù)值模擬。分析了震害發(fā)生時大跨度預(yù)應(yīng)力地鐵車站結(jié)構(gòu)動應(yīng)力反應(yīng)集中，得出了該類車站結(jié)構(gòu)的破壞過程、破壞形式和抗震薄弱位置，并給出了合理的解釋。
　　4.將兩待選大跨地鐵站結(jié)構(gòu)與雙層三跨柱島式地鐵站結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比，保證靜力作用下安全可靠同時進(jìn)行了地震響應(yīng)分析，比較了不同位置加速度響應(yīng)、裂縫的產(chǎn)生發(fā)展、應(yīng)力響應(yīng)等因素。綜合評價了兩個預(yù)應(yīng)