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主余震作用下地铁车站倒塌破坏机理与离心模型试验研究
| 论文题名： | 主余震作用下地铁车站倒塌破坏机理与离心模型试验研究 |
| 关键词： | 地铁车站;主余震作用;倒塌破坏机理;离心模型试验 |
| 摘要： | 随着城市化进程的推进，城市地下轨道交通得到迅猛发展，过去人们对地下结构抗震的认识不足，认为地铁车站具备良好的抗震性能，但1995年阪神地震中大开车站的严重破坏给人们敲响警钟。地震记录由主震和一系列余震组成，这些余震记录往往会对地下结构造成增量损伤，给灾后救援和震后修复工作带来巨大挑战。因此本文采用数值模拟和模型试验两种手段开展地铁车站在主余震作用下的动力响应与减震技术研究，主要研究成果有以下三个方面。 （1）分析了地铁车站在主余震作用下的响应机理。基于小波变换理论，建立了拟合目标反应谱来调整地震动的流程，保留了原地震动的局部时频特性，并采用重复法构造主余震序列作为动力分析的时程输入。以大开车站为背景，建立车站-土体有限元模型，探究车站结构在不同抗震设防烈度下的破坏演变过程，并引入车站结构增量损伤的概念，定量分析结构在主震和两次余震作用下的损伤状况。地铁车站的损伤程度和主震的大小密切相关，主震震级较小时，后续余震对结构造成的增量损伤较小；主震震级较大时，后续余震会对结构造成严重增量损伤，甚至导致车站整体的倒塌破坏。 （2）开展了车站在主余震作用下的离心机试验研究。由于南京水利科学研究院的400g·t离心机振动台只能进行单向振动，采用上覆土体掺加一定比例钢砂来模拟竖向惯性力，揭示了车站结构在饱和砂土和干砂两种场地条件下的动力响应规律，饱和砂土场地液化后对剪切波有一定的隔离作用，降低了车站结构的动力响应；而地震波在干砂场地中传播时存在放大效应，加剧了车站的破坏。地铁车站的破坏是由于变形不协调导致的，中柱的抗剪切能力不足是车站破坏的主因。 （3）提出了地铁车站弧形橡胶支座减震技术。将弧形橡胶支座引入地下结构减震，改变传统柱端连接方式，实现从“固接”到“铰接”的转变，显著提高了结构的延性。设置减震支座后，中柱柱端轴力降低34%，车站在主震作用下的拉伸损伤降低10.06%，后续两次余震几乎没有对结构造成增量损伤，避免了车站的倒塌破坏，表明设置弧形橡胶支座后对车站减震的有效性。 |
| 作者： | 王苏扬 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 崔振东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国矿业大学(江苏) |
| 学位年度： | 2022 |
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