土-地下結(jié)構(gòu)非線性動(dòng)力相互作用及其大型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究.pdf

1、地鐵是未來解決城市交通擁擠問題的主要途徑，已有的震害表明，地鐵地下結(jié)構(gòu)一旦遭受地震破壞，將會(huì)給地震應(yīng)急和震后修復(fù)工作帶來極大的困難，出于城市防災(zāi)減災(zāi)的要求，對(duì)城市地鐵地下結(jié)構(gòu)的抗震性能及其抗震設(shè)計(jì)方法的研究越來越受到人們的重視。由于地鐵地下結(jié)構(gòu)完全埋于土中，在強(qiáng)地震發(fā)生時(shí)，土體的大變形是導(dǎo)致地鐵地下結(jié)構(gòu)破壞的主要因素，因此，土體的非線性動(dòng)力特性和土－地下結(jié)構(gòu)非線性動(dòng)力相互作用是研究該問題的主要研究?jī)?nèi)容。 本文的研究旨在通過對(duì)新近

2、沉積土的動(dòng)力特性及其非線性地震反應(yīng)進(jìn)行分析，在此研究基礎(chǔ)上進(jìn)行深厚軟弱場(chǎng)地上土－地鐵地下結(jié)構(gòu)非線性動(dòng)力相互作用的數(shù)值模擬和大型振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)，探索地鐵地下結(jié)構(gòu)的震害成災(zāi)機(jī)理及其非線性地震反應(yīng)規(guī)律，為地鐵地下結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和簡(jiǎn)化抗震計(jì)算方法提供合理的建議和可靠的指導(dǎo)。論文的主要工作如下： 1．基于拋物線內(nèi)插法，推導(dǎo)了計(jì)算地震動(dòng)反應(yīng)譜的連鎖計(jì)算公式，通過與常用的精確法和解析方法的計(jì)算結(jié)果對(duì)比分析，驗(yàn)證了本文提出的反應(yīng)譜計(jì)算方法比精確

3、法有更高的計(jì)算精度； 2．對(duì)新近沉積土的動(dòng)力參數(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)研究，給出了新近沉積土的動(dòng)剪切模量比和阻尼比與剪應(yīng)變幅的關(guān)系，同時(shí)，給出了新近沉積土的最大剪切模量的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式，在此基礎(chǔ)上建立了土體的非線性粘彈性動(dòng)力本構(gòu)模型和基于廣義塑性力學(xué)的記憶型多屈服面的粘塑性動(dòng)力本構(gòu)模型及其模型算法； 3．開發(fā)了成層場(chǎng)地非線性地震反應(yīng)的時(shí)域分析程序和基于ABAQUS軟件的土體非線性動(dòng)力本構(gòu)關(guān)系的子程序，采用不同的土體動(dòng)力本構(gòu)模型，對(duì)比分

4、析了含有新近沉積土的深厚軟弱場(chǎng)地非線性地震反應(yīng)規(guī)律，驗(yàn)證了本文建立的土體非線性動(dòng)力本構(gòu)模型和開發(fā)的場(chǎng)地時(shí)域非線性分析程序的可行性； 4．基于ABAQUS軟件，研究了土－地下結(jié)構(gòu)非線性動(dòng)力相互作用的有限元建模方法、計(jì)算方法及其關(guān)鍵問題的處理技術(shù)，探索了1995年日本阪神地震中大開地鐵車站震害的成災(zāi)機(jī)理，合理地解釋了大開地鐵車站的主要震害現(xiàn)象，同時(shí)，通過該算例也驗(yàn)證了本文建立的土－地下結(jié)構(gòu)非線性動(dòng)力相互作用分析模型和計(jì)算方法的可靠性

5、； 5．基于本文建立的土－地下結(jié)構(gòu)非線性動(dòng)力相互作用的分析模型和計(jì)算方法，研究了深厚軟弱場(chǎng)地上地鐵區(qū)間隧道和地鐵車站結(jié)構(gòu)的非線性地震反應(yīng)規(guī)律，對(duì)地鐵區(qū)間隧道和地鐵車站結(jié)構(gòu)的水平位移、加速度和動(dòng)內(nèi)力反應(yīng)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，提出了在深厚軟弱地基上地鐵地下結(jié)構(gòu)的抗震優(yōu)化設(shè)計(jì)建議，同時(shí)，研究了地鐵地下結(jié)構(gòu)的建設(shè)對(duì)周圍場(chǎng)地地震反應(yīng)的影響規(guī)律； 6．基于上述對(duì)地鐵地下結(jié)構(gòu)非線性地震反應(yīng)規(guī)律的研究，提出了含有可液化土層的深厚場(chǎng)地上土－地