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地铁车站结构地震响应有限元分析
| 论文题名： | 地铁车站结构地震响应有限元分析 |
| 关键词： | 地下铁路;车站结构;地震响应;有限元分析 |
| 摘要： | 随着地下结构数量的增多和地下结构震害的频繁出现,地下结构抗震问题日益受到世界各国地震工作者的重视。特别是在1995年日本阪神大地震中,神户市地铁车站结构与区间隧道遭到严重破坏,引起了众多学者的关注。但是我国在地下结构抗震方面的研究相对滞后,至今还没有完善的地下结构抗震分析方法,也没有独立的地下结构抗震设计规范。本文重点研究考虑土-结构相互作用的地铁车站结构的地震响应,同时,对地震响应有限元分析过程中需解决的一些难点进行深入的研究与探讨。 (1)借助 ANSYS有限元软件提供的APDL语言,成功实现土的等价粘弹性模型,算例表明:在动力作用下,采用等价粘弹性模型时,计算结果要明显小于线弹性模型,这主要是因为等价粘弹性模型充分考虑了土的阻尼效应。 (2)依据地震动的合成理论,利用FORTRAN语言编制地震动的合成程序,使计算过程中输入地震动尽可能满足当地场地条件要求。利用最小二乘法原理,对地震动从加速度到位移积分过程中的误差进行修正,算例表明,经修正后,加速度及傅立叶谱并没有发生多大的改变,但明显纠正了位移的漂移现象。同时,依据一维波动理论编制地震动的反演程序,并采用实例验证其程序的正确性。 (3)依据各种人工边界原理,利用APDL语言实现各种人工边界的施加方法。算例表明:粘弹性边界优于粘性边界,粘弹性边界充分考虑了地基弹性恢复力,在透射边界中,视波速的确定受人为因素的影响,在进行弹塑性地震响应分析时有可能出现计算不收敛现象。在地震动输入方式中,位移输入要优于一致加速度输入。 (4)利用有限元法,分析讨论了地铁车站结构在静力作用下的受力特性,以及结构各部位位移变化规律。 (5)对比分析了地铁车站结构在输入地震动特性、不同地震动输入方式及不同人工边界条件设置等条件下的地震响应特性。 (6)对地铁车站结构地震响应的影响因素进行了分析,研究了地面结构与地下结构的地震响应差异;还研究了结构弹性模量与泊松比、竖向地震动、地震动峰值及覆盖土层厚度对地铁车站结构地震响应的影响以及地铁车站结构对地表自由场处动力响应影响。 |
| 作者： | 陈飞 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 张国栋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 三峡大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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