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地铁车站结构的抗震分析与减震技术研究
| 论文题名： | 地铁车站结构的抗震分析与减震技术研究 |
| 关键词： | 地铁车站;抗震性能;减震层;弹性模量 |
| 摘要： | 随着我国城镇化与工业化进程不断加快，建设高效、快速与清洁的地下轨道交通已成为发展趋势。地铁车站作为地下轨道交通设施的重要组成部分，一旦遭遇地震荷载破坏，将直接威胁到广大人们群众的生命和财产安全，而我国在地下结构抗震方面的研究起步比较晚，至今没有形成完整、有效的理论体系。因此本文主要探究地铁车站结构的地震响应，并对车站结构的影响因素、减震措施进行分析，对今后地下结构的研究提供宝贵经验。 本文依托郑州地铁雪松路站为具体工程实例，考虑材料非线性、接触非线性、阻尼及重力等因素，应用有限元软件ANSYS分别建立了三维土体—地铁车站体系、地上建筑—土体—地铁车站体系、土体—减震层—地铁车站体系相互作用的数值计算模型，并进行相应的动力响应分析。本文首先对土—车站结构体系进行模态分析，研究结构自身的震动情况；其次分析在不同方向地震动输入作用下的地震反应；最后分析了车站主体结构、土体材料弹性模量变化以及地上原有建筑对地下结构抗震性的影响。研究总结地铁车站在地震作用下的规律后，提出在地下结构与岩土体之间设置减震层进行减震分析，研究不同材料与不同厚度减震层作用下的减震效果。本文主要的研究成果如下： (1)车站结构的反应主要受到周围场地土的变形控制；水平地震荷载在地下结构地震响应中起主导作用，耦合竖向地震后，结构的各项指标都大于单向地震荷载下的指标；在同一高度处，中柱的应力大于侧墙和板等部位；各构件相交处的应力大于侧墙、柱及板的跨中部位，在结构设计中应加强这些薄弱环节；地震波在传递过程中，都对输入的基岩加速度幅值进行了放大。 (2)提高主体结构材料的弹性模量增强了车站结构的抗震性能，但各构件的位移和应力都增大，既不经济也没有起到减震的效果；提高周围土体材料的弹性模量，各构件的位移和应力都明显减小，起到了减震的效果，但在实际工程中实行起来比较困难。 (3)地上有建筑物存在时地铁车站最大位移几乎没变，但相对位移增大；结构整体的应力增大且整个结构体系将不再对称，左右两侧的应力不同，有建筑物一侧的应力大。 (4)减震层能够吸收和分散土体传递给结构的应力，对于不同的减震材料，弹模越小减震效果愈加明显，达到位移和应力峰值的时间不断向后推迟；在不同厚度减震材料下，随着减震层厚度的增加，减震效果越明显，在实际工程中应考虑各种因素来确定合理的减震层厚度。 |
| 作者： | 卫林斌 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 师立德 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安科技大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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