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土岩组合地层浅埋地铁车站地震响应振动台试验研究
| 论文题名： | 土岩组合地层浅埋地铁车站地震响应振动台试验研究 |
| 关键词： | 大跨无柱地铁车站;土岩组合地层;地震响应;数值模拟;振动台试验 |
| 摘要： | 随着城市快速发展和人口数量增加，传统有柱或小跨度无柱地铁车站已无法满足日益增长的客流需求。大跨无柱地铁车站视野空间开阔、客流运输效率高效，为充分利用这些优势，济南地铁计划兴建多座该类车站。然而，济南地区具有典型土岩地层特征，土岩刚度存在较大差异，研究土岩组合地层中大跨无柱地铁车站的抗震性能具有重要的工程意义和理论价值。 本文利用大型振动台试验系统，依托济南轨道交通某地铁车站工程，开展大跨无柱地铁车站结构的振动台试验。首先基于层状剪切箱，开展振动台试验关键技术的设计工作，制作大跨无柱地铁车站试验模型，设计地震波的加载工况等。通过试验数据分析模型体系的加速度、车站结构各构件应变以及结构-地基动土压力，对地下大跨无柱地铁车站的地震响应及规律进行总结。最后通过MIDAS-GTS有限元软件对比分析有柱和无柱地铁车站在地震作用下的加速度反应、位移反应和应力反应三个方面的地震响应特征，进一步揭示无柱车站地震响应规律。论文的主要研究内容及工作如下: 1.根据车站原型的实际尺寸，参照振动台系统台面尺寸和工作性能，基于第二相似Bockingham-π定理，选取弹性模量E、几何尺寸L、加速度a为基本物理量，由相似比关系确定其他物理量的相似比系数。通过室内试验配制模型土层和围岩相似材料，制作车站结构模型，优化传感器布置，并选用Kobe波、El-Centro波、济南人工波作为地震输入波，拟定不同加载工况。 2.振动台试验结果表明:频率分布较低的Kobe波对车站结构（地基）的影响最大,土岩组合地层对加速度峰值的影响在地震等级越大时更加明显;车站顶板处、侧墙与顶板连接处以及侧墙与土岩交界面连接处应变增幅明显，为土岩组合地层中大跨无柱地铁车站结构的抗震薄弱点;车站侧墙动土压力幅值沿深度的变化曲线大致以土岩交界面为峰值点及转折点，车站结构位于土岩交界面处的部位应是抗震设计的重点关注对象。 3.基于MIDAS-GTS有限元软件，对土岩组合地层大跨无柱地铁车站振动台试验进行数值分析，验证计算结果的合理性，总结地震响应规律;在此基础上，对土岩自由场地及有柱和无柱地铁车站结构进行地震响应分析。结果表明:不同的地震类型作用下，有柱地铁车站的地震响应均小于无柱车站的地震响应。与有柱车站相比，无柱车站顶板跨中及腋角底部均有较大的应力分布，抗震设计时应特别注重增强该部位的抗震性能。 |
| 作者： | 丁凌霄 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 孙剑平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东建筑大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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