浅论地震荷载作用下地铁车站结构动力响应数值分析

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1、安徽理工大学硕士学位论文地震荷载作用下地铁车站结构动力响应数值分析姓名：王文兵申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：姜玉松20090601摘要随着城市地下空间的开发和利用，各种地下大跨度结构不断涌现，如地下商场、地下停车场、地下仓库、地铁车站等，而我国又地处于环太平洋地震带上，地震活动性频繁而强烈，是世界上最大的一个大陆潜源强震活动区，因此对于地下结构的抗震问题尤为突出。地铁车站作为一项重要的地下结构设施，其安全性直接威胁人们的生命和财产。因此，本文采用数值分析的方法研究地铁车站结构在地震荷载作用下的动力响应问题，获知车站结构的

2、应力和位移响应规律及破坏特征，对于地下大跨结构的设计和施工具有一定的指导意义。论文的主要工作如下：1．利用弹塑性理论，考虑土体和结构的材料非线性、接触非线性，确定土体和结构的本构模型；2．建立有限元数值分析模型，通过对大型振动台试验的数值模拟结果的对比，确定本文数值分析所采用模型，边界处理及问题假定等方法的可行性；3．选取在建的典型地铁车站作为研究对象，采用不同方向地震动输入，如水平、竖直和水平竖直耦合地震作用，不同埋深如3m，lore及20m，分析结构在不同工况下的应力响应和位移响应，得出结构的动力响应特点。研究成果表明，竖向地震

3、作用对结构动力响应的影响很大，不容忽视，在设计时应该考虑水平竖向耦合地震作用；一定深度范围内，结构的动力响应随埋深的增大而呈减小趋势；结构的位移响应有一定的规律性，表现为沿结构高程增加而减小，应力规律虽不明显，但中柱和各节点是应力集中的地方，因予以重视。图6l表16参50关键词：数值模拟；地震荷载；耦合作用：动力响应；地铁车站Abstractwiththedevelopmentanduseofundergroundspace,allkindsofundergroundgreatspanstructurealsounceasingly

4、merging,forexample，undergroundmarket,undergroundparking,undergroundwarehouse，subwaystationandSOon．，however,ourcounlryisonthelinkPacificOceanearthquakebeit,theseismicityisfrequentandintense，whereisthebiggestactiveareaofmainlandpotentialandstrongearthquakeofmainlandinthe

5、world,therefore，earthquakeresistancequestionofundergroundstructureisoutstandinginourcountry．Subwaystationasanimportantundergroundstructurefacility，itssecuritydangerpeople'slifeandpropertydirectly，SOthisarticlehasconductedresearchonpowerresponsequestionofsubwaystationst

6、ructureinearthquakeloadfunctionthroughthenumericalcalculus，andobtainedthestressandthedisplacementofrespondstherulesanddestructioncharacterofthestationstructure，whichhasthecertainguidingsenseforthedesignandtheconstructionofundergroundgreatspanstructure．Theprimetaskisasf

7、ollows：1．Usingelastic-plasticitytheory,consideringthematerialmisalignmentandthecontactmisalignmentofsoilandstructure，definingthisconstitutivemodelsofsoilandstructure；2．Establishingmodeloffiniteelementnumericalanalysis，accordingtonumericalsimulationresulfscontrastofthel

8、agge-scalefeasibilityofusingthemodel,theboundarynumericalanalysis；shaketableexperiment,definingthemethodtreaUnent，the