大跨度地铁车站结构在地震条件下的非线性分析

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1、硕士研究生学位论文摘要Ⅰ摘要现如今，如何提高城市交通的运输能力已经成为人们关注的焦点问题，越来越多的城市把目光投向了地铁领域。但是，随着近些年地震灾害的频繁发生，地铁车站作为一个人群密集的场所，它的抗震问题受到了人们的广泛关注。相比一些发达国家，我国关于地下结构抗震的研究还不够成熟。在这样的大背景下，如何保证地铁车站结构在地震情况下的安全性，已经成为一个亟待解决的问题。本文基于上述背景，以沈阳某在建地铁车站为实例，利用大型有限元软件ANSYS建立土层—结构模型。地基取值范围的高度、宽度分别选取3倍车站高和宽，人工边界选

2、择比较接近实际的粘弹性边界条件，输入典型地震波：东西方向迁安波和竖直方向迁安波，分别对地铁车站结构进行静力分析和地震波作用下的动力分析，给予实际工程一些参考经验。本文的主要研究成果如下：（1）本文研究了不同地基取值范围对结构动力学响应的影响，经过模拟分析发现：当地基范围左右土层分别选取为3倍车站宽度时，其动力响应结果与左右分别选取为5倍、8倍时的模拟结果相近，但在计算时间上却节省很多，所以本文选择模型范围左右各取为3倍车站宽度，作为模型的取值范围。（2）利用有限元软件ANSYS对地铁车站结构模型进行静力分析，考虑土压力

3、和地下水作用。通过对静力条件下结构各点的内力比对，得出侧墙同结构顶板、底板的结合处是结构的最不利位置，应在设计和施工中予以特殊考虑，并且找到该地铁车站结构在静力作用下受力较大的特征点，作为地震动力分析的重点部位。（3）对土层—结构模型进行模态分析和动力分析，得到结构各特征点的最大应力和最大位移情况，并进行比较。水平地震作用下，结构的最大应力值和最大绝对位移幅值均较大，竖向地震作用下的各特征点的最大应力值和位移值都约为水平地震作用下的2/3。水平地震波作用下位移的绝对幅值呈现出从深到浅依次增加的趋势，竖向地震波作用下位移

4、呈现出从左右两端到中央依次减小的趋势。中柱与底板节点的应力情况都远大于其他节点。而结构各节点处的应力又大于跨中部分的应力，所以在地震作用下，地铁车站结构的各节点位置是破坏最严重的，特别是中柱与底板节点，需要在抗震设计和施工中得到重视。关键词：地铁车站;有限元;结构静力分析;结构动力分析;抗震分析Ⅱ摘要硕士研究生学位论文硕士研究生学位论文AbasractⅢAbstractNowadays,ithasbecomethefocalquestionsabouthowtoimprovethetransportcapacityof

5、theurbantraffic.Moreandmorecityfocuseditonmetroareas.But,asacrowdedplace,theseismicproblemhasreceivedthewidespreadattention,especiallytheearthquakedisastersoccurredfrequentlyinrecentyears.Comparedwithsomedevelopedcountries,ourresearchonundergroundstructureseismi

6、cisnotmatureenough.Inthiscontext,thisproblemhasbecomeanurgentproblemabouthowtoguaranteethesafetyofsubwaystationstructureinearthquakecases.Takingaunderconstructionsubwaystationinshenyangasanexample,usingthefiniteelementsoftwareANSYStoestablishthesoil-structuremod

7、elofthispaper.Thescopeofheightandwidth,respectivelyselectedthreetimesashighandwideatthestation,chooseclosetotheactualviscous-springboundary.Inputqiananwaveofeasttowestdirectionandqiananwaveofverticaldirectionastypicalseismicwaves,andsimulationanalysisofthestruct

8、ureunderseismicaction.Somereferenceexperiencewillbeappliedtopracticalengineering.Themainresultsareasfollows:(1)Thispaperresearchedtheinfluenceofdifferentfoundationsco