检索结果-内蒙古大学图书馆

科学技术与工程 2025年第12期25卷 5128-5140页

作者：安军海张彦华刘巧凤张学辉河北科技大学建筑工程学院石家庄050018 河北省岩土与结构体系防灾减灾技术创新中心(筹) 石家庄050018 河北科技大学智能低碳装配式建筑技术研究中心石家庄050018

为研究装配式地铁车站结构在地震设防区域可液化场地中的适用性,基于长春地铁双丰站的工程实际,采用有限差分软件FLAC3D开展可液化地层中装配式地铁车站结构的地震响应分析,并与相应的现浇地铁车站工况的计算结果对比,研究地基孔隙水压... 详细信息

为研究装配式地铁车站结构在地震设防区域可液化场地中的适用性,基于长春地铁双丰站的工程实际,采用有限差分软件FLAC3D开展可液化地层中装配式地铁车站结构的地震响应分析,并与相应的现浇地铁车站工况的计算结果对比,研究地基孔隙水压力、地铁车站结构的动力反应与上浮特征及装配式地铁车站结构的变形特点等。结果表明:与现浇地下结构计算工况类似,可液化场地中装配式地铁车站计算工况中,场地土孔压比呈现出三阶段:初始缓增阶段、中间急升阶段、最后平缓阶段;地震强度较高时,地下结构对周围土层发生液化具有的明显抑制作用;装配式车站结构的加速度反应小于现浇结构,体现了其在可液化场地中柔性适应地形变形的一面;侧墙与中板连接部位是结构强度控制的重点部位;在输入地震动的强度较低时,结构的竖向位移变化底板不同位置都表现出“起始少量下沉,随后急剧上浮,最后趋于下降”的发展阶段,但随着地震动强度的增加,这一现象逐渐不明显;装配式地铁车站结构在水平地震动作用下的变形更接近剪切型变形;其柔性连接比现浇车站的刚接更易适应较大的竖向相对变形,其抗倾覆的能力更好。

关键词：装配式地铁车站结构液化地震响应变形适应性数值模拟

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可液化场地中装配式地铁车站结构地震响应及抗液化措施研究

可液化场地中装配式地铁车站结构地震响应及抗液化措施研究

引用

作者：刘巧凤河北科技大学

学位级别：硕士

随着我国城市轨道交通的快速发展,预制装配式地铁车站正悄然引领着地铁工程建设和研究的发展方向。装配式地铁车站结构的出现解决了我国东北地区严寒冬季施工困难的问题。然而,目前对于地铁车站结构的抗震性能研究仅限于现浇结构,装配... 详细信息

随着我国城市轨道交通的快速发展,预制装配式地铁车站正悄然引领着地铁工程建设和研究的发展方向。装配式地铁车站结构的出现解决了我国东北地区严寒冬季施工困难的问题。然而,目前对于地铁车站结构的抗震性能研究仅限于现浇结构,装配式与现浇地铁车站结构在结构形式上有所不同,装配式地铁车站结构为柔性结构,现浇地铁车站结构为刚性结构。因此,现有的可液化场地中现浇结构抗震性能研究成果不能直接应用于配式地铁车站结构的设计中,本文基于长春双丰站装配式地铁车站结构工程实际,采用数值分析的方法研究可液化场地条件下装配式地铁车站结构的地震响应规律及抗液化措施。主要内容及结论如下: （1）为研究装配式地铁车站结构在可液化场地中的适用性,基于长春地铁双丰站的工程实际,采用有限差分软件FLAC3D开展了可液化地层中装配式地铁车站结构的地震响应分析,并与相应的现浇地铁车站工况的计算结果对比,研究了地基孔隙水压力、地铁车站结构的动力反应与上浮特征及装配式地铁车站结构的变形特点等。研究结果表明,与现浇地下结构计算工况类似,可液化场地中装配式地铁车站计算工况中,其地基超压比也表现出“起始阶段缓慢增加、随后急速上升、最后趋于平稳”的发展历程;不同地震动输入时,尤其是高强度的地震波作用下,装配式车站结构与现浇车站结构对周围可液化土体的孔压影响相差不大;装配式地铁车站结构的动力特性在周围地层的约束下依然被抑制,装配式车站结构的加速度反应略小于现浇结构,具有更好的地层变形适应能力;装配式地铁车站结构下部的变形量略大于上部变形,是其变形控制的重要环节,而中间部位由于中板的存在致使刚度明显增大,应力增加,是其强度控制的重点部位;装配式车站结构的柔性连接比刚接更易适应较大的竖向变形,其抗倾覆的能力更好;在保证静力防水的前提下,装配式车站结构可建造于可液化场地中。（2）为了研究地震作用下微倾斜地层对可液化场地中装配式地铁车站结构的影响,建立了地表倾斜角度为0°、2°、4°、6°四种工况,分析了地基孔隙水压力、液化土体侧移、地铁车站结构的动力反应与上浮特征及装配式地铁车站结构的变形特点等。结果表明,倾斜可液化场地条件下装配式地铁车站两侧土体孔隙水压力出现明显的负孔压现象,且上坡向土体的负孔压明显大于下坡向;地基土体距离车站结构越远,液化现象越明显;装配式地铁车站结构对周围土体侧移流滑有明显的抑制作用;上坡向一侧结构侧墙（构件C1）主应力大于下坡向一侧结构侧墙（构件C2）,且上坡向一侧结构侧墙底部主应力最大,因此在抗震设计时应重点注意上坡向一侧结构侧墙。（3）为研究不同位置存在可液化土层对装配式地铁车站结构的影响,建立了可液化土层分别位于装配式地铁车站结构上方（工况一）、结构负一层两侧（工况二）、结构负二层两侧（工况三）及结构下方（工况四）的数值计算模型,场地地震响应具体分析液化土层孔隙水压力分布、不同土层加速度、可液化土层位移及地表竖向位移等特征,对于装配式地铁车站结构具体分析侧墙（构件C1）加速度、各装配构件应力、层间位移及上浮位移等特征。结果表明,四种工况下,可液化土层埋深越深,可液化土层的孔隙水压力峰值越大;工况二、工况三及工况四均发生了不同程度的液化现象;随着液化土层埋深的增加,液化土层位移逐渐增大,可液化土层位移响应:工况四>工况三>工况二>工况一;构件B1位置易发生受拉破坏,是结构的薄弱部位;当结构两侧存在可液化土层时,装配式地铁车站结构更容易发生横向变形;工况三和工况四均引起装配式地铁车站结构不均匀上浮,发生倾覆现象,结构上浮量及倾覆现象工况四最大。并给出抗液化设计原则:工况三、工况四两种工况下需进行抗液化措施处理。（4）为研究碎石排水桩在装配式地铁车站结构周围不同位置存在可液化土层的有效性和适用性,对结构中板高度下方存在可液化土层的两种工况进行碎石排水桩处理,与无措施的数据进行对比分析发现,碎石排水桩有效地发挥了抗液化的作用,并使得地基土体地表竖向位移减小,对结构应力、横向位移及上浮响应均产生了影响,结构底板高度下方存在可液化土层时的影响最大,结构从无措施时的弹塑性工作状态变化为弹性工作状态,并且倾覆现象基本消除;验证了不同位置存在可液化土层时碎石排水桩的有效性和适用性。

关键词：装配式地铁车站结构液化地震响应倾斜地层抗液化措施

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强震区装配式和现浇地铁车站结构地震响应对比研究

引用

工程力学 2025年第1期42卷 164-173页

作者：江志伟杨秀仁李霞城市轨道交通绿色与安全建造技术国家工程研究中心北京100037 北京城建设计发展集团股份有限公司北京100037

以往的地下结构抗震研究大多是针对现浇结构开展的,而装配式结构由独立的预制构件拼装而成,从根本上区别于传统整体现浇结构,已有研究得到的认识对其适用性尚不明确,这极大地限制了装配式地下结构在强震区的推广与应用。该文以实际工程... 详细信息

以往的地下结构抗震研究大多是针对现浇结构开展的,而装配式结构由独立的预制构件拼装而成,从根本上区别于传统整体现浇结构,已有研究得到的认识对其适用性尚不明确,这极大地限制了装配式地下结构在强震区的推广与应用。该文以实际工程为背景,开展了全装配式和同型现浇车站结构的三维非线性有限元时程分析,对比了结构在八度区设防、罕遇和极罕遇地震下的变形、内力和损伤等响应。结果表明:装配式和现浇车站结构整体的地震变形差异不大,但柔性装配式车站结构榫槽节点可产生张开变形。设防和罕遇地震下,节点张开有利于结构减震,装配式车站结构的损伤小于现浇结构;而在极罕遇地震下,节点张开变大,榫槽、榫头和构件边缘的部分区域损伤集中,装配式和现浇结构地震响应产生了较大差异,但因应变幅值有限且损伤范围较小,此时全装配式与现浇车站结构整体的损伤程度基本相当。

关键词：装配式地铁车站结构地下结构抗震预制装配式地下结构装配式车站结构抗震结构地震损伤

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新型明挖叠合装配式地铁车站构件与节点受力性能研究

新型明挖叠合装配式地铁车站构件与节点受力性能研究

引用

作者：冯帅克东南大学

学位级别：博士

在我国“双碳”战略推进和城市轨道交通高速发展的背景下,装配式地铁车站结构以减少消耗、降低碳排等优势,受到了广泛的关注。本研究团队结合实际工程项目,提出了一种新型明挖叠合装配式地铁车站结构体系。该新型车站结构体系具有整体... 详细信息

在我国“双碳”战略推进和城市轨道交通高速发展的背景下,装配式地铁车站结构以减少消耗、降低碳排等优势,受到了广泛的关注。本研究团队结合实际工程项目,提出了一种新型明挖叠合装配式地铁车站结构体系。该新型车站结构体系具有整体性和防水性较好,施工难度相对较低的优点,可适用于富水软土地区有基坑内撑建造条件下的明挖法装配式地铁车站。针对该新型车站结构体系,本文采用试验研究、数值模拟和理论分析相结合的方法,研究了车站结构体系中叠合顶板构件、叠合侧墙构件、车站顶板-侧墙节点以及车站侧墙-底板节点的力学性能与设计方法,并以此为基础,构建了叠合装配式地铁车站结构的设计方法和流程,为该新型车站结构体系在地铁工程中的应用奠定了基础。主要工作和成果如下: （1）研究了车站结构体系中预应力混凝土带肋叠合顶板的受力性能。设计制作了4块足尺叠合顶板试件,通过不同的单调静力加载方案,将4块叠合顶板试件分别设计为一阶段受力叠合板试件与二阶段受力叠合板试件。对加载过程中一阶段与二阶段受力叠合顶板试件的钢筋和混凝土应变、刚度、裂缝开展以及正截面抗弯承载能力等进行了对比研究和分析。在试验研究的基础上,对叠合顶板的抗弯承载力进行了数值分析。试验与数值分析结果表明,预应力混凝土带肋叠合顶板的整体受力性能良好,二阶段受力叠合板试件的极限抗弯承载力高于一阶段受力叠合板试件,但其开裂弯矩、屈服弯矩以及跨中位移达到控制限值时的弯矩均小于一阶段受力叠合板试件。提出了叠合板抗弯承载力的理论计算方法,理论计算值与数值模拟结果的相对误差较小。（2）研究了车站结构体系中叠合侧墙通用位置的受力性能。通过对叠合侧墙试件和整体现浇侧墙对比试件进行偏心受压性能试验,研究了单侧半预制叠合侧墙的偏压受力性能,提出了适用于单侧半预制叠合侧墙构件偏压承载力设计的理论计算公式。研究结果表明,压弯受力状态下,叠合侧墙横截面的变形规律与现浇侧墙横截面的变形规律一致,均符合“平均应变平截面假定”。我国现行规范GB 50010-2010中有关偏心受压构件正截面受压承载力的理论计算公式可以拓展应用到叠合侧墙构件的偏压承载力计算,计算值与试验值吻合较好。（3）研究了车站结构体系中叠合侧墙洞口位置的受力性能。针对车站主体与出入口通道相连处的侧墙大开洞位置,本文提出了一种与新型车站结构体系相适应并且便于快速安装的装配式洞口框架结构,用于增强侧墙洞口位置的局部强度。通过单调加载静力试验与数值模拟分析,研究了洞口框架对叠合侧墙洞口位置受力性能的影响,揭示了洞口位置的裂缝开展机制,给出了洞口上部梁内扭矩的计算方法。（4）研究了车站结构体系中叠合顶板与叠合侧墙连接节点的抗震性能。设计制作了3个纵筋搭接构造形式各不相同的足尺预制拼装节点试件。通过拟静力试验与有限元数值模拟相结合的方法,研究了节点试件在单调循环荷载下的破坏形态、承载能力、变形能力、耗能能力以及节点区内受拉纵筋与混凝土之间粘结应力的退化规律,分析了节点的变形组成以及破坏机理,提出了适用于顶板-侧墙节点的拉压杆模型,可用于确定节点区内U型钢筋与90~o弯折钢筋的最小弯弧半径。（5）研究了车站结构体系中叠合侧墙与车站底板连接节点的抗震性能。设计制作了3个连接区位置各不相同的足尺预制拼装侧墙底节点试件和1个用于对比分析的足尺现浇侧墙底节点试件。通过拟静力试验,对比分析了节点试件的破坏形态、承载能力以及滞回性能,研究了U型筋搭接连接的传力机理。结合U型筋的锚固性能试验,提出了U型筋搭接接头合理搭接长度的理论计算方法。在试验研究的基础上,对预制拼装侧墙-底板节点试件的抗震性能进行了数值分析,系统研究了U型筋搭接长度、墙身配箍率、叠合层混凝土强度以及轴压比等设计参数对预制拼装侧墙-底板节点抗震性能的影响,为预制拼装侧墙-底板节点的优化设计提出了建议。（6）对新型叠合装配式地铁车站结构体系中顶板-侧墙节点的受弯承载力、受剪承载力,侧墙-底板节点的受弯承载力、受剪承载力,叠合侧墙构件竖向接缝、水平接缝的受剪承载力以及叠合楼板构件水平接缝的受剪承载力等进行了研究,结合试验和有限元分析结果,进一步提出了车站结构体系中节点与构件的设计方法,并以此为基础,构建了该新型叠合装配式地铁车站结构的设计方法和流程,有利于新型明挖叠合装配式地铁车站结构体系的进一步推广。

关键词：装配式地铁车站结构顶板-侧墙节点侧墙-底板节点 U型筋抗震性能设计方法

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