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黄土场地具地上结构的地铁车站地震反应与设计方法适用性研究
| 论文题名： | 黄土场地具地上结构的地铁车站地震反应与设计方法适用性研究 |
| 关键词： | 地铁车站;地震反应;抗震设计;黄土场地 |
| 摘要： | 地铁车站等地下结构的地震反应研究起步较晚，自日本阪神地震之后其抗震性能的研究才得到充足的重视，近二十年来已取得较为丰富的研究成果，但基本均集中于全部埋入地下的地铁车站结构(以下简称“全埋式地下结构”)，对于同时具地上结构和地下结构的这种新型或特殊的土-结构动力相互作用体系的动力特性鲜有研究。 由于地下结构的地震反应主要受周围土体变形的控制，因此，不同土体自身性质的差异必然会对地下结构的地震反应产生不同的影响。黄土作为一种以粉粒为主的多空隙、弱胶结的结构性土体，其自身便具有很高的地震易损性，然而，黄土地区地铁车站等地下结构的地震反应研究更为滞后，近几年才刚刚起步，研究成果匮乏。因此本文以兰州地铁建设为背景，开展了黄土场地中具地上结构的地铁车站地震反应特征及抗震设计方法适用性研究。论文的主要工作及成果如下： (1)基于考虑土-结构动力相互作用的振动台试验，从模型体系基频、加速度反应及水平位移反应、车站结构的应变反应、地基土的动土压力反应等方面开展分析，分别从地铁车站地下结构和地上结构动力反应对地震动频谱特性的敏感程度、土-结构动力相互作用机理以及抗震薄弱构件等角度，对具地上结构的地铁车站的动力反应特征进行了系统研究。 (2)利用OpenSees有限元软件，对具地上结构的地铁车站与黄土动力相互作用体系的数值模拟进行了研究；同时，对数值模拟中模型地基土及模型结构的动力反应与振动台试验实测结果进行了对比分析，验证了数值模拟方法能够较为可靠地模拟黄土地基以及具有地上结构的地铁车站模型的动力反应特征。 (3)建立了黄土场地中原型地铁车站的有限元数值模型，首先对原型地铁车站的动力反应特征进行了分析。然后分别研究了地震动加载条件、车站结构的惯性力、地基土的惯性力以及车站结构的埋深等因素对具地上结构地铁车站动力反应的影响。车站结构的动力反应主要受地上结构惯性效应和地基土惯性效应两方面因素的共同影响，当这两方面影响因素达到某一平衡状态时，结构的抗震性能可得到进一步提升。 (4)对常用全埋式地下结构的抗震设计方法——惯性力法和反应位移法进行了理论分析和一定程度的合理拓展，将其应用到具地上结构的地铁车站抗震计算中，以研究这两种方法在抗震设计中的适用性，整体而言反应位移法更具适用性。 |
| 作者： | 张虎虎 |
| 专业： | 防灾、减灾工程及防护工程 |
| 导师： | 韩建平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州理工大学 |
| 学位年度： | 2020 |
| 正文语种： | 中文 |
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