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基于IDA的“站桥合一”小型高铁车站抗震性能评估——以天津南站为例
| 论文题名： | 基于IDA的“站桥合一”小型高铁车站抗震性能评估——以天津南站为例 |
| 关键词： | 高速铁路车站;抗震性能;增量动力分析;损伤模型 |
| 摘要： | 中国目前是世界上高速铁路发展最快、系统技术最全、集成能力最强、运营里程最长、运营速度最高、在建规模最大的国家。“站桥合一”式车站结构将建筑结构和桥梁结构结合在一起，其开阔的空间和多元化的功能形式得到越来越多的应用。目前国内外对“站桥合一”式车站结构的震灾机理、破坏模式及抗震设计和分析的研究尚处于初步阶段。高铁车站结构的抗震性能评估多以位移单一指标作为结构失效判别准则，未考虑结构能量耗散机理，且未形成对高铁车站结构破坏机理和倒塌机制的深入认识。抗震性能设计的目标不够细化，相应验算指标仍不明确，缺乏对中、小型车站结构体系的地震灾害风险分析。本文以天津南站为研究对象，通过建立三维有限元分析模型，对结构进行了地震响应分析，进而对该种结构的抗震性能进行评估。本论文的主要研究工作如下: (1)采用Midas/Gen软件，建立结构有限元模型，分别对整体结构和典型墩柱进行增量动力分析(IDA)，得到了各极限状态下的性态点，研究了单个构件与整体结构性能指标间的关系;通过变换地震强度指标IM，得到了对应的各性态点值;同时给出了结构在各极限状态下墩顶位移的限值，以便设计时参考和校核。结果表明单个构件和整体结构IDA曲线变化趋势一致，各性态点值与整体结构对应值比较接近，可用通过对典型墩柱的抗震分析评估、验证整体结构的抗震性能。 (2)基于IDA的分析结果，对整体结构和典型墩柱进行了基于位移的地震易损性分析，绘制了易损性曲线，并给出了易损性曲线的拟合方程;分析了三水准下结构的抗震性能，并引入抗倒塌储备系数CMR进行抗倒塌评估。结果表明以最大层间位移角为性能值标时，算例结构在7度(0.15g)地震作用下抗震性能良好，在特大地震下也具有良好的抗倒塌能力。 (3)引入考虑损伤耗能的Park-Ang双参数破坏准则，并建立了基于损伤的模型;详细分析了各参数的取值和能量项占整个损伤指标的比例，计算了结构在各极限状态下的损伤指标，并与Park提出的损伤等级分类进行了比较;同时分析了基于Park-Ang损伤指标的地震易损性和抗倒塌性能，并与基于位移的分析结论进行了对比。结果表明Park给出的损伤等级对车站结构而言不合适，提出新的损伤等级分类和状态描述;在特大地震作用下，车站结构基于Park-Ang损伤指标的抗倒塌能力严重不足，从而得出滞回耗能对整体损伤的影响不可忽略。 |
| 作者： | 付涛 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 倪永军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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