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基于土-结构相互作用的地铁车站抗震的动力有限元响应分析
| 论文题名： | 基于土-结构相互作用的地铁车站抗震的动力有限元响应分析 |
| 关键词： | 地铁车站;有限元法;抗震设计;地震荷载;土-结构体系;响应分析 |
| 摘要： | 近年来,随着地下结构建设规模的不断扩大,地下结构的抗震设计及其安全性越来越成为工程界所关心的重要课题。土-地下结构动力相互作用问题是成为地下结构抗震设计研究的重要内容。本文根据土-结构动力相互作用的基本理论,利用ANSYS软件建立了土-地下结构相互作用的有限元模型,取得的主要成果如下: 1、分别对自由场地和土-地下结构动力相互作用体系进行了水平地震、竖向地震和水平-竖向地震耦合作用下的时程反应分析,对不同工况的计算结果进行了对比研究。 2、根据现行规范对上海某地铁车站在各项荷载进行基本组合的条件下进行静力分析,得出在静力条件下,地铁车站的中柱受到的弯矩和剪力很小,主要承受轴力,弯矩和剪力的最大值发生在车站底板与侧墙的结合处。并与结构在地震过程中产生的结构内力做对比。 3、对该车站所处地质环境进行地震的自由场分析,得出EI-Centro波、迁安波、阪神波在基岩水平方向输入时,虽然引起的地衷加速度峰值相同,但在基底输入的加速度峰值和引起的地表位移峰值并不相同。证明了位移反应不仅与输入地震波的峰值有关,还与其频率组成有关。 4、对地铁车站分别进行了水平地震波和水平-竖直耦合地震波反应分析,得出耦合作用增加了体系的最大反应。因此,在进行地震反应分析时,只考虑水平剪切破坏的做法,对工程抗震足不够安全的,应充分考虑耦合地震的作用。 5、在地下结构的动力反应分析中,顶板中部的变形和受力较大,两侧壁角隅处的应力高度集中,变形也较大。因此在设计和施工过程中,应对上述部位予以重视。 6、增大车站主体结构的密度和刚度对土-结构体系的自振频率改变很小,对抵抗地震作用下结构的位移效果也很小,反而结构应力增加很多。土-结构体系的自振频率主要受结构周围土体控制,土体弹性模量较大时,结构在地震作用下的位移和应力会明显减小。 |
| 作者： | 贺万里 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 魏红卫 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中南大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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