检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：庄海洋南京工业大学

学位级别：博士

地铁地下结构建设是未来解决城市交通拥挤问题的主要方法,已有的震害表明,地铁地下结构一旦遭受地震破坏,将会给地震应急和震后修复工作带来极大的困难,出于城市防灾减灾的要求,对城市地铁地下结构的抗震性能及其抗震设计方法的研究越... 详细信息

地铁地下结构建设是未来解决城市交通拥挤问题的主要方法,已有的震害表明,地铁地下结构一旦遭受地震破坏,将会给地震应急和震后修复工作带来极大的困难,出于城市防灾减灾的要求,对城市地铁地下结构的抗震性能及其抗震设计方法的研究越来越受到人们的重视。由于地铁地下结构完全埋于土中,在强地震发生时,土体的大变形是导致地铁地下结构破坏的主要因素,因此,土体的非线性动力特性和土-地下结构非线性动力相互作用是研究该问题的主要研究内容。本文的研究旨在通过对南京及其邻近地区新近沉积土的动力特性及其非线性地震反应进行分析,在此研究基础上进行深厚软弱场地上土-地铁地下结构非线性动力相互作用的数值模拟和大型振动台模型试验,探索地铁地下结构的震害成灾机理及其非线性地震反应规律,为地铁地下结构的优化设计和简化抗震计算方法提供合理的建议和可靠的指导。论文的主要工作如下: 1.基于抛物线内插法,推导了计算反应谱的连锁计算公式,通过与常用的精确法和解析方法的计算结果对比分析,验证了该反应谱的计算方法有比精确法更高的计算精度; 2.对南京及其邻近地区新近沉积土的动力参数进行了试验研究,给出了新近沉积土的动剪切模量比和阻尼比与剪应变幅的关系,同时,给出了新近沉积土的最大剪切模量的经验计算公式,在此基础上建立了土体的非线性粘弹性动力本构模型和基于广义塑性力学的记忆型多屈服面的粘塑性动力本构模型及其模型算法; 3.开发了分层成层场地非线性地震反应的时域分析程序和基于ABAQUS软件的土体非线性动力本构关系的子程序,采用不同的土体动力本构模型,对比分析了含有新近沉积土的深厚软弱场地非线性地震反应规律,验证了本文建立的土体非线性动力本构模型和开发的场地时域非线性分析程序的可行性; 4.基于ABAQUS软件,研究了土-地下结构非线性动力相互作用的有限元建模方法、计算方法及其关键问题的处理技术,探索了1995年日本阪神地震中大开地铁车站震害的成灾机理,合理地解释了大开地铁车站的主要震害机理,同时,通过该算例也验证了本文中建立的土-地下结构非线性动力相互作用分析模型和计算方法的可靠性; 5.基于本文建立的土-地下结构非线性动力相互作用的分析模型和计算方法,研究了深厚软弱场地上地铁区间隧道和地铁车站结构的非线性地震反应规

关键词：土的非线性动力特性土-地下结构动力相互作用振动台模型试验非线性地震反应地铁区间隧道地铁车站

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近直下型断层的地铁车站结构地震响应

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岩土工程学报 2024年第4期46卷 843-852页

作者：刘英庄海洋张季周珍伟南京工业大学岩土工程研究所江苏南京210009 华东交通大学土木建筑学院江西南昌330013

目前在近断层场地中地下地铁车站抗震性能水平认识方面相对匮乏,鉴于此,提出了一种考虑发震断层-地下结构全过程地震响应的IBE-FEM联合求解分析方法。首先,基于运动学有限断层模型,采用间接边界元方法(IBE)求解直下型走滑断层错动作用... 详细信息

目前在近断层场地中地下地铁车站抗震性能水平认识方面相对匮乏,鉴于此,提出了一种考虑发震断层-地下结构全过程地震响应的IBE-FEM联合求解分析方法。首先,基于运动学有限断层模型,采用间接边界元方法(IBE)求解直下型走滑断层错动作用下上覆软土沉积层场地内的地震波场,并验证了有限元法(FEM)间接求解地震波场的可行性;在此基础上,通过建立土-地下连续墙-主体结构非线性静-动力耦合的二维整体时域有限元模型,初步探究了断层-软土场地耦合效应对地铁车站抗震性能的影响规律。结果表明:在近断层区域,地铁车站结构震害具有典型的断层上盘效应和震害集中效应,更容易进入塑性变形发展阶段;在远断层区域,由于断层-场地效应耦合作用,断层下盘场地内地震波场衰减较缓,其内车站结构整体震害略大于断层上盘。本文研究方法为近断层场地条件下地下结构地震响应分析开辟新思路,也可为相关场地区域内的地下结构抗震设计提供技术参考。

关键词：间接边界元-有限元法全过程地震反应分析土-地下结构动力相互作用走滑断层场地效应

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振动台试验新型叠层剪切模型箱的设计与性能测试

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振动与冲击 2020年第5期39卷 201-207页

作者：安军海陶连金河北科技大学建筑工程学院石家庄050018 北京工业大学建筑工程学院北京100124

振动台模型试验是开展地震作用下土-地下结构动力相互作用研究的重要手段,而模型箱的性质将直接影响到试验结果的准确性。基于结构动力学的基本原理,设计研制了设有可调节弹簧和阻尼装置的层状剪切模型箱,并对其有效性进行了试验验证;同... 详细信息

振动台模型试验是开展地震作用下土-地下结构动力相互作用研究的重要手段,而模型箱的性质将直接影响到试验结果的准确性。基于结构动力学的基本原理,设计研制了设有可调节弹簧和阻尼装置的层状剪切模型箱,并对其有效性进行了试验验证;同时,基于ANSYS软件对模型箱的动力性能开展了模拟分析。试验和分析结果表明,研制的设有可调节弹簧和阻尼装置的全仿真层状剪切模型箱具有良好的真实场地无限边界条件的模拟效果,可体现土-地下结构相互作用体系的动力反应是由速度和位移控制的特点;针对不同试验中所选择的模型土种类的不同,该模型箱可调整其自身性能,以满足试验对降低模型箱边界效应的要求。该模型箱的研制为今后其他岩土地震工程问题研究中试验箱的选择提供了新思路。

关键词：剪切模型箱振动台试验位移和速度边界效应土-地下结构动力相互作用

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土-地下结构体系地震反应的简化分析方法

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岩土力学 2010年第S1期31卷 1-7,90页

作者：陈国兴左熹杜修力南京工业大学岩土工程研究所南京210009 北京工业大学建筑工程学院北京100022

基于Penzien提出的土-结构动力相互作用分析的集中质量模型,考虑等价土体的层间剪切刚度与阻尼效应,提出了土-地下结构动力相互作用体系地震反应分析的简化分析方法,选取具有不同地震动特性的Taft波、汶川地震什邡八角波和松潘波作为基... 详细信息

基于Penzien提出的土-结构动力相互作用分析的集中质量模型,考虑等价土体的层间剪切刚度与阻尼效应,提出了土-地下结构动力相互作用体系地震反应分析的简化分析方法,选取具有不同地震动特性的Taft波、汶川地震什邡八角波和松潘波作为基岩水平向输入地震动,采用该简化方法和二维有限元法对土-地铁地下车站结构体系的地震加速度反应特性进行了对比分析,结果表明:简化方法计算的地铁地下车站结构峰值加速度反应大于二维有限元法计算的地铁地下车站结构峰值加速度反应,两者的差异与输入地震动特性有关,但其随地铁地下车站结构高度变化的总体趋势较为一致;随着输入地震动强度的增大,其差异程度也有所加大。该简化方法可合理反映土-地下结构体系的动力相互作用效应,可作为地下结构抗震设计分析的一种辅助方法。

关键词：土-地下结构动力相互作用地震反应简化分析方法

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可变形离散元法及其在地下工程中的应用

可变形离散元法及其在地下工程中的应用

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作者：鲍鹏天津大学

学位级别：博士

随着地下空间开发和地下结构建设规模的不断加大,地下结构的抗震设计及其安全性评价的重要性、迫切性愈来愈明显。本文结合天津地铁1号线工程,针对地铁区间隧道结构和地铁车站结构的抗震问题,提出了基于可变形体模型的离散元法和相应的... 详细信息

随着地下空间开发和地下结构建设规模的不断加大,地下结构的抗震设计及其安全性评价的重要性、迫切性愈来愈明显。本文结合天津地铁1号线工程,针对地铁区间隧道结构和地铁车站结构的抗震问题,提出了基于可变形体模型的离散元法和相应的人工粘滞边界以及与无限元耦合的方法。对地铁区间隧道结构在人工地震波作用下的动力反应进行了分析计算,为地铁区间隧道结构设计及抗震设防提供依据;对天津地铁1号线土城车站结构进行了动力分析计算。得出了地铁车站框架结构在不同地震波作用下的地震反应。本文利用可变形体模型的离散元方法,分析了刚性桩复合地基桩土共同作用的承载机理。本文的主要工作如下: 1.基于变形体动力学原理,建立了新的可变形块体单元模型。根据离散元法原理,采用边-边接触关系及动态松弛法,推导出其理论公式并编制了计算程序。通过选取适当的计算参数对典型算例进行分析计算,得到了静力平面问题的应力、位移分布及静态解的收敛过程,验证了计算程序和计算参数选取的正确性。证明了该方法用于岩土工程静力计算的可行性。 2.利用可变形体单元模型的离散元法,针对地铁区间隧道结构的震害特点,求出了地下结构在人工地震波作用下的动力反应,为地铁区间隧道结构设计及抗震设防提供依据。 3.推导出无限元相应的理论公式并实现在边界上与离散元的耦合。采用近场土体由离散元模拟,远场土体由无限元模拟,进行土-地下结构相互作用分析。由静力问题的收敛性,验证了计算程序和计算参数选取的正确性,给出了地下结构在地震波作用下的位移反应。 4.依据可变形体模型的离散元方法,对刚性桩复合地基的竖向承载能力以及桩土共同作用过程中桩、土承担荷载比例的变化规律进行了计算分析,揭示了刚性桩复合地基桩土共同作用的承载机理。 5.针对天津地铁1号线土城车站实际工程,使用可变形离散元法对地下结构-土动力相互作用系统进行了分析计算。得出了地铁车站框架结构在天津波、人工波(中震)及人工波(小震)作用下的地震反应(动内力、动位移)。分析了地震反应可能对地铁车站造成的破坏,对地铁车站的结构设计提出了指导性意见。

关键词：天津地铁离散元法可变形体地下结构地震反应无限元非线性耦合法土-地下结构动力相互作用

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地裂缝环境下的地铁隧道—地层地震动力相互作用研究

地裂缝环境下的地铁隧道—地层地震动力相互作用研究

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作者：刘妮娜长安大学

学位级别：博士

西安地裂缝自1959年首次发现以来,已对西安市的城市建设和人民生活造成了极大的影响,并对在建和拟建的多条地铁线路构成了威胁。在目前已经探明的十四条地裂缝中,有多条与正在建设中的西安地铁1号、2号线相交。西安地裂缝在未来地铁建... 详细信息

西安地裂缝自1959年首次发现以来,已对西安市的城市建设和人民生活造成了极大的影响,并对在建和拟建的多条地铁线路构成了威胁。在目前已经探明的十四条地裂缝中,有多条与正在建设中的西安地铁1号、2号线相交。西安地裂缝在未来地铁建设及运营期间的活动无疑会影响到西安地铁的安全性。由于西安市位于高烈度地震区,已有的震害研究表明,地铁结构作为城市的生命线工程一旦遭受地震破坏,将会给地震应急以及震后修复工作带来极大的困难。如何保证西安地铁在强震作用下的安全,同样也是地铁建设中的重要课题,因此,在西安市这一特殊的工程地质环境下建造地铁是一个全新的重大工程难题,学术界和工程界均对此高度关注。本文以西安市重大工程—西安地铁穿越地裂缝活动带的防灾措施为工程研究背景和依托,以地铁沿线地裂缝在地震动力荷载作用下的活动特征及西安地铁隧道在这一特殊工程地质条件下的动力反应特征及土与地下铁道的地震动力相互作用为研究对象,采用模型试验、数值模拟、理论分析相结合的方法对动力荷载作用下西安地裂缝的活动特征,地铁隧道在动力荷载作用及地裂缝活动状态下的动力反应进行了系统的研究。基于对地裂缝运动及其对地下结构破坏规律的认识,建立了地震动力荷载作用下的地裂缝场地动力试验模型。试验表明,在地震荷载作用下,隐伏地裂缝的上覆土层会产生开裂,出露地表且裂缝宽度增加,并在原有地裂缝附近引起与之相交的次生裂缝,地震荷载作用引起的地裂缝开合,使其成为深部土体向上运动的通道。论文首次进行了地裂缝环境下地铁隧道地震动力振动台模型试验,以相似原理为依据,建立了基于重力失真模型的黄土自由场地环境下盾构隧道及马蹄形隧道地震动力作用振动台试验模型。通过试验证明地铁隧道在动力荷载作用下的运动加速度比其周围土体的动力加速度大;地铁隧道在动力荷载作用下所产生的动土压力相比于振动前后土压力要增加许多,所以在地铁结构设计中对于动土压力及侧向土压力应引起重视;动力荷载作用下盾构地铁隧道底部的正应力较大。通过试验研究,发现由于地裂缝南北两盘的不均匀沉降,地裂缝邻近部位的地铁隧道应力出现增大现象。当地裂缝场地中采用柔性分段式地铁隧道穿越时,其地铁隧道各段的动力反应具有一定的相对独立性,且在地裂缝区域没有出现应力剧增的现象,据此在工程中建议采用柔性分段接头穿越地裂缝区域。论文还基于有限元理论建立了以Marc为分析平台的有限元数值分析模型,对西安地铁中采用的典型隧道形式进行了地震荷载作用下的动力特征分析及与地裂缝运动耦合时的地铁隧道动力分析;研究认为：地震动力荷载作用下地铁隧道结构所受的剪应力较大,工程中应该进行相应的考虑;动加速度和主应力的最大值产生于隧道结构的底部,同时在地铁隧道内部各点的累积变形大于隧道外部各点的累积变形;当地裂缝场地南盘相对于北盘下沉时,将在分段马蹄形隧道各分段处产生摩擦作用且在各连接部位产生压应力,同时在隧道的两侧壁和各连接处产生较大的剪应力。

关键词：西安地裂缝地铁隧道土-地下结构动力相互作用模型试验数值分析

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