地震作用下的北京地層動力響應(yīng)分析

1、專業(yè)專業(yè)知識分享版分享版使命：加速中國職業(yè)化進(jìn)程使命：加速中國職業(yè)化進(jìn)程聯(lián)系電話：聯(lián)系電話：075586153458【摘要】通過大型通用計算軟件Ansys，采用平面動力有限元模型對北京天然地層進(jìn)行了地震響應(yīng)計算分析。針對北京地鐵所處地層條件對該線路的天然地層進(jìn)行水平地震、豎向地震和耦合地震作用分析，得出了三種加載方式下的水平位移、水平加速度、豎向位移以及豎向加速度沿深度方向的變化曲線規(guī)律，可供反應(yīng)位移法中使用，同時也得出了地表在地震作用

2、下的運動時程曲線規(guī)律。【關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞】地鐵隧道地震分析1前言前言地下鐵道是城市現(xiàn)代化交通工具，且是戰(zhàn)時重要的人防工程。雖然地下工程結(jié)構(gòu)有周圍土體對變形位移的約束作用，使其在受震時所產(chǎn)生的振幅大為減少，受震害的程度較地面建筑為輕，但強(qiáng)震給地下結(jié)構(gòu)帶來的影響不容忽視，這一點已被1995年日本阪神大地震所證實。日本這次地震使得地鐵區(qū)間隧道及地鐵車站受到嚴(yán)重破壞，甚至出現(xiàn)地鐵車站完全倒塌的先例。地鐵結(jié)構(gòu)一旦發(fā)生破壞由于其修復(fù)困難，往往造成嚴(yán)重的

3、經(jīng)濟(jì)損失，所以加強(qiáng)研究地下結(jié)構(gòu)的抗震性能，對地下結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析方法及減震措施提出響應(yīng)的建議十分必要，本文將針對地震作用下的地層響應(yīng)分析進(jìn)行初步探討。2工程簡介工程簡介北京地鐵十號線是北京軌道交通路網(wǎng)中一條西北至東南的軌道交通半環(huán)線，線路經(jīng)過海淀、朝陽、豐臺三個行政區(qū)。線路起點在北京市西北海淀區(qū)的藍(lán)靛廠，沿四環(huán)路、巴溝路、海淀南路、知春路、土城北路向東，斜穿城市東北角的太陽宮后沿東三環(huán)路一直向南，途經(jīng)亮馬河、農(nóng)展館、京廣中心、國貿(mào)、勁松

4、等地區(qū)，在經(jīng)過南三環(huán)分鐘寺立交橋后，沿龍爪樹路向南，再沿石榴莊路向西到豐臺區(qū)宋家莊，并與五號線銜接。線路全長32.945km，其中地下線32.095km，路塹及地面線0.85km，全線共設(shè)車站28座，其中地面站一座，地下站27座。3有限元模型的確定有限元模型的確定3.1基本條件與假定基本條件與假定在進(jìn)行地下結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析時，為了分析方便和盡可能地接近實際情況，本論文中采用如下基本假定：(1)將實際土層進(jìn)行加權(quán)平均，按均質(zhì)土層進(jìn)行考慮；

5、土是由水平方向無限伸展的薄層組成，符合平面應(yīng)變的假定。(2)土介質(zhì)為均質(zhì)、各向同性體。(3)動力作用下滿足位移協(xié)調(diào)的條件。(4)采用總應(yīng)力分析方法，不考慮孔隙水壓變化和砂土地震液化的影響。3.2地震波的選取與調(diào)整地震波的選取與調(diào)整3.2.1地震波的選取地震波的選取由于北京地區(qū)歷史上沒有發(fā)生過強(qiáng)度較大的有記載的地震記錄，因此在進(jìn)行時程分析時，需要考慮其他地區(qū)的地震資料。因為北京的地質(zhì)資料與美國帝谷相似，所以本文中的計算采用1940年5月1

6、8日美國帝谷EICentro地震的加速度記錄作為輸入的地震荷載動頻譜特征。該地震震級M=7.1，震中矩為50km，NS方向的最大加速度分量為3.417ms2，持續(xù)時間30s，本文取其前15s進(jìn)行計算。分析中采用對應(yīng)于時間間隔△t=0.02s的加速度離散值作為輸入地震動加速度頻譜特征（表1）。3.2.2地震波的調(diào)整地震波的調(diào)整北京地區(qū)地震設(shè)防烈度為8度，相應(yīng)的地面峰值加速度為0.2g，見表1。因此需要將原始的美國帝谷EICentro波調(diào)整

7、到北京地區(qū)地震設(shè)防烈度。本文將原始的NS加速度分量作為荷載加到計算模型專業(yè)專業(yè)知識分享版分享版使命：加速中國職業(yè)化進(jìn)程使命：加速中國職業(yè)化進(jìn)程聯(lián)系電話：聯(lián)系電話：075586153458模型底部邊界的節(jié)點施加全約束；模型頂部為自由面。(1)當(dāng)考慮水平地震作用時，約束兩側(cè)邊界上節(jié)點的豎向位移，放松水平位移；(2)當(dāng)考慮豎向地震作用時，約束兩側(cè)邊界上的水平位移；(3)當(dāng)考慮水平和豎向地震耦合作用時，約束兩側(cè)邊界上的豎向位移。4地層的地震響應(yīng)