基于反应位移法的地铁车站抗震分析
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1 T型换乘车站结构抗震分析方法目前地下结构抗震分析常用的方法有反应位移法和时程分析法[8]。
其中:反应位移法认为地震过程中地下结构与周围地层具有相同的动力要素,因地层深度变化而产生的层间位移差将与各种工况载荷相结合,作为强迫位移施加在地下结构上。
由此,可以将土层的地震动力响应简化为平面静力问题,并计算得出结构内力[9 10]。
而时程分析法采用有限元离散化法,将围岩介质与地下结构按整体处理,计算得到二者的动力响应[11 12]。
模型的动态特性是该方法讨论的重心,但需引入人工边界,设置不同的约束条件来表征未被建模的实际无限地层对参与建模的有限计算区域的影响。
本文通过上述两种计算方法对郑州地铁龙湖北站进行建模计算并对计算结果进行对比分析。
本文主要介绍时程分析法的模拟过程,对于反应位移法,仅列其模拟结果。
图1 郑州地铁龙湖北站横断面图2 工程概况龙湖北站横断面结构形式如图1所示。
覆土厚约为3.5m,底部埋深约为24.6m,站台宽为14.0m,换乘车站主体结构外包长度为209.0m。
本站分布的主要地层有②31黏质粉土(Qal4)、②41粉砂(Qal4)、②51细砂(Qal4)。
该站标准段基坑宽度为22.3m,围护结构采用1000mm厚地下连续墙+内支撑+临时立柱的支护体系,共设置4道支撑:第一道支撑为700mm×800mm混凝土支撑;第二道、第四道支撑采用 609mm、壁厚为16mm钢管撑;第三道支撑采用 800mm、壁厚为20mm钢管撑。
临时立柱桩采用 1000钻孔灌注桩,插入基底以下11.0m;地下连续墙嵌固深度为18.0m。
龙湖北站为地下三层双柱三跨框架结构,顶板厚800mm,中板厚400mm,底板厚1000mm,中柱尺寸为700mm×1000mm,柱跨为9m。
3 动力计算准备工作时程分析法主要关注阻尼确定、地震波输入模式、人工边界设置等问题。
建模所用各种材料的计算参数如表1所示。
地铁地下车站抗震性能分析方法周灿朗;龙喜安【摘要】以佛山地铁三号线荔村站实际工程为背景,讨论了反应位移法和时程分析法两种地下车站结构抗震性能分析方法。
反应位移法以一维土层地震反应计算为前提,以结构周围土体在地震作用下的变形值为基础,建立了地铁车站二维结构模型,利用变形值计算出等效地震作用力,以静荷载的形式加载于结构模型中,并将地震响应结果与静力法计算结果进行了对比,总结了地铁车站在地震作用下的内力变化规律。
时程分析法以动力有限元理论为基础,从半无限空间选取有限土体,采用了粘弹性人工边界,对选用的地震波记录值进行了合理调整,采用了计算方便、节约内存且其计算精度较高的瑞利振型阻尼,基于Midas GTS NX软件,建立了结构和周围土层作为整体计算模型,通过模态分析求解了结构体系各阶的自振频率和各阶振型,模拟了地下结构在地震荷载下的动态特性,揭示了地铁车站在地震作用下的位移时程反应及变形规律;最终通过两种抗震性能分析方法为地铁车站结构的抗震设计提供了依据。
%The two analysis methods of structural seismic (response displacement method and time history analysis method) are discussed in this paper for the underground station based on the actual project of Li Cun Station in Metro line No.3 in Foshan. The response displacement method is on the premise of seismic response calculation of one-dimensional soil layer, and is on the basis of deformation value of the surrounding soils under earthquake action. Two-dimensional structure model is established for the subway station and the equivalent earthquake force is calculated by using the deformation value, which is loaded in the structural model in static form. The re-sults of seismic response and staticmethod are compared and the change law of internal force is summarized. Be-sides, the time history analysis method is on the basis of dynamic finite element theory. Limited soil from half-space should be selected and the viscous-spring artificial boundary should be used for this method. Also the record values of seismic wave must be adjusted reasonably. And the rayleigh damping is used which has the ad-vantages of convenient calculation,memory saving and high accuracy. A whole calculation model is established which include the structure and the surrounding soil based on Midas GTS NX software. And the natural frequen-cy and vibration modes of the structural system are solved through the modal analysis. The dynamic characteris-tics of underground structures is simulated under the seismic load. And the displacement time history response and deformation law are revealed under earthquake action of the subway station. The article provides the basis for a seismic design for subway station through the two methods of seismic performance analysis.【期刊名称】《华东交通大学学报》【年(卷),期】2016(033)003【总页数】10页(P13-22)【关键词】地铁车站;结构抗震;反应位移法;非线性时程分析法;Midas GTS NX 【作者】周灿朗;龙喜安【作者单位】广州地铁设计研究院有限公司,广东广州 510010;广州地铁设计研究院有限公司,广东广州 510010【正文语种】中文【中图分类】TU352.1;U231;TU93近年来,城市地铁项目进行了大规模建设;由于地铁受地震荷载作用下发生破坏的实例不多,在国内基本上都没有经过大地震的考验,地下结构在地震作用下发生破坏的问题通常容易被忽视。
工程实践基金项目:北京市市政工程设计研究总院有限公司课题(2023-ZCTD-04)第一作者:叶家强,男,高级工程师基于反应位移法的地铁盾构隧道抗震设计叶家强,丁静泽(北京市市政工程设计研究总院有限公司,北京 100082)1 引言我国是一个地震多发的国家,根据中国地震动参数区划图,我国大部分城镇均处于抗震设防区,在地处抗震设防区的城镇中,有一半以上位于抗震设防烈度为7度及8度以上的地震区,如北京、天津(汉沽)、台北、海口等大城市位于8度的高烈度区,上海、广州、深圳等大城市位于7度区内,昆明(东川)更是位于9度区。
目前就地震作用对地上建筑结构的影响研究得相对比较透彻,地上建筑结构的抗震分析计算软件也较成熟,各国均根据本国国情颁布了针对地上建筑结构的抗震设计规范。
类似于地铁的地下结构建设起步较晚,经历地震次数有限,震害资料较少,有关地铁震害的记录则更少。
国际及国内相关领域研究者普遍认为隧道受围岩约束,由螺栓连接起来的薄壁管片环柔度较好,地震时管片环摘 要:目前地铁隧道常采用盾构法施工,为研究地震作用对盾构隧道的影响,文章首先分析盾构隧道的抗震性能目标,其次提出基于直径变形率的盾构隧道在性能要求Ⅰ时的变形限值,最后采用手算及 midas-civil 软件进行反应位移法抗震分析。
分析表明,手算结果与软件计算结果接近,在 E2 地震作用下,盾构隧道承载力满足规范要求,变形满足性能要求Ⅰ,即中震弹性。
关键词:盾构隧道;抗震性能目标;反应位移法;抗震设计中图分类号:U231.1能随周围土层一起运动,抗震性能较好,在砂层不发生地震液化时,隧道在地震时是安全的,因此对盾构隧道的抗震研究滞后于对建筑结构的抗震研究。
地铁作为城市的生命线工程,区间常采用盾构法施工,盾构隧道工程复杂,造价较高,隧道一旦遭受破坏,除检测困难和难以修复外,还将带来更为严重的社会影响。
因此,对地铁盾构隧道进行充分的抗震分析与设计十分必要。
盾构隧道常用的抗震分析方法有反应位移法、时程分析法、惯性力法等,本文采用反应位移法对盾构隧道进行抗震计算。
城市轨道交通地下车站结构的抗震分析发表时间:2020-04-14T14:24:51.080Z 来源:《基层建设》2020年第1期作者:叶仲瓞[导读] 摘要:近年来我国城市化发展进程不断加快,受城市空间限制因素的影响,城市开始大力发展地下轨道交通设施,一般城市轨道交通结构位于抗震设防区域,对该区域进行抗震设计至关重要。
广州瀚阳工程咨询有限公司广东省广州市 510335摘要:近年来我国城市化发展进程不断加快,受城市空间限制因素的影响,城市开始大力发展地下轨道交通设施,一般城市轨道交通结构位于抗震设防区域,对该区域进行抗震设计至关重要。
基于此,本文以地下车站结构作为研究对象,根据该结构抗震设计流程,对地下车站进行抗震计算和性能验算,保证结构的稳定性。
关键词:城市轨道交通;地下车站;抗震分析引言:与地面结构相比,人们对城市轨道交通地下结构的抗震设计起步较晚,相关抗震设计流程还不够程序。
从地下结构的确定入手,根据地基相关参数选定进行抗震设计,结合城市轨道交通曲线隧道的实际情况完善抗震设计流程,从而使地下空间得到充分利用,在满足居民出行需求的同时,释放交通压力,提升轨道交通运输能力。
1.城市轨道交通地下车站结构的抗震设计流程对地下车站进行抗震设计时,应确定周围地基条件以及空间分布情况。
了解地层地质条件和相关物理参数,对土地动力特性加以明确,找出基准面。
同时,在抗震设计中还要结合地下车站空间分布情况,了解衬砌、接缝等构造参数,对用于设计的地震动做好二级、三级设防。
选择的地震动应作用于基准面,确定基岩空间与空间土层交界面,通过输入基准面来确定场地覆盖层的大致厚度,经过理论分析与实际认证,明确覆盖层对地震动的强度有着直接影响。
选取位于地下车站结构之下的岩土层,剪切波速不低于500m/s,如果覆盖涂层的厚度低于70m,建议设计地震作用的基准面与地下结构之间的距离应超过地下结构高度的两倍。
如果覆盖涂层厚度超过70m,建议在该处土层位置进行结构抗震设计。
地下地铁车站抗震浅析发布时间:2022-04-29T10:00:13.086Z 来源:《工程建设标准化》2022年37卷第1月1期作者:姬仁楠何锋[导读] 本文以某地区城市轨道交通地下地铁车站为背景姬仁楠何锋(中交铁道(武汉)建设科技有限公司湖北武汉 430056)摘要: 本文以某地区城市轨道交通地下地铁车站为背景,利用反应位移法对其地震作用下的部分指标进行抗震分析。
结果表明,在设防地震和罕遇地震下,车站结构的地震作用响应均能满足规范要求。
计算结果已为该车站的抗震设计提供依据,且分析方法可为同类型地下站提供参考。
关键词: 地下地铁车站;反应位移法;设防地震;罕遇地震1·工程概况某轨道交通工程地铁车站为地下二层岛式站台车站,站台宽度12m。
车站外包总长218m,标准段宽21.7m,高13.24m,结构标准段采用地下两层双柱双三跨钢筋混凝土框架箱型结构,地下一层为站厅层,站台层布置在地下二层。
车站顶板覆土3m左右,底板埋深约16.44~18.32m。
本工程抗震设防分类为乙类,抗震设防烈度为6度。
场地类别为Ⅲ类。
地震动峰值加速度为0.05g,场地地震动峰值加速度调整系数为1.3,故本场区基本地震动峰值加速度αmax为0.065g,场地基本地震加速度反应谱特征周期为0.45s。
框架抗震等级为二级。
图1.1 车站断面布置图2·抗震设防目标结合《地铁设计规范》(GB50157-2013)及《城市轨道交通结构抗震设计规范》(GB 50909-2014)中对不同类型地铁结构抗震的相关设防目标的要求,本工程抗震设防目标设定如下:1)Ⅰ级目标:结构在重现期为100年的地震作用下不破坏,完全保证其正常使用功能,结构处于弹性工作状态,完全不影响运营及行车安全。
(50年设计基准期超越概率40%,多遇地震)2)Ⅱ级目标:结构在重现期为475年的地震作用下,不破坏或轻微破坏,应能够保持其正常使用功能;结构处于弹性工作阶段,不应因结构的变形影响正常运营,不因结构变形导致轨道的过大变形而影响行车安全。
地铁车站的抗震时程分析探讨摘要:本文通过北京xx号线xxx站的抗震分析,探讨了地铁车站的抗震方法及内容,为地铁车站抗震计算提供了一定的参考和借鉴。
关键词:反应位移法时程分析法层间位移角加速度地铁车站城市轨道交通工程隧道及地下车站结构的地震反应计算方法有惯性力法、反应位移法、反应加速度法、弹性时程分析法、非线性时程分析法等。
惯性力法、反应位移法和时程分析法用于横向及纵向地震反应计算,反应加速度法用于横向地震反应计算。
惯性力性、反应位移法适用于弹性阶段反应分析,采用荷载-结构模型建模分析;反应加速度法及时程分析法既适用于弹性阶段反应分析也适用于弹塑性阶段反应分析,采用地层-结构模型建模分析。
xxx站为xx号线与R1支线的换乘站,位于万盛南街与规划玉桥西路南沿路交叉口处,沿万盛南街东西向设置,车站总长286m,宽21.9m、高13.2m。
车站主体为明挖双层双柱三跨岛式车站,中心里程处覆土约3.4m。
根据《城市轨道交通结构抗震设计规范》(GB50909-2014)及《城市轨道交通工程设计规范》(DB11/995-2013)相关内容,本站地震反应计算分析时,抗震性能要求为I 时(E1及E2地震作用下)采用反应位移法,抗震性能要求为II 时(E3地震作用下)采用非线性时程分析法,本文主要讨论车站的时程分析法进行抗震分析。
1时程分析法介绍时程分析法即结构直接动力法,是最经典的方法,也是普遍适用。
其基本原理为:将地震运动视为一个随时间而变化的过程,并将地下结构物和周围岩土体介质视为共同受力变形的整体,通过直接输入地震加速度记录,在满足变形协调条件的前提下分别计算结构物和岩土体介质在各时刻的位移、速度、加速度,以及应变和内力,并进而验算场地的稳定性和进行结构截面设计。
时程分析法具有普遍适用性,在地质条件、结构形式复杂,隧道结构宜考虑地基和结构的相互作用、以及地基和结构的非线性动力特性时,应采用这一方法,且迄今尚无其他计算方法可予以代替。
地铁车站结构抗震分析摘要:随着城市化的进程,各个城市的规模日益扩大,进几年来各个城市对城市轨道交通建设的投入也不断加大。
过去人们普遍认为,地下建筑结构具有良好的抗震性能。
然而近年来世界各地已发生的地震灾害中,发现很多地下结构也遭受了不同程度的破坏,甚至部分出现了很严重的破坏。
目前地铁抗震设计主要参考《城市轨道交通结构抗震设计规范》(GB 50909-2014)进行抗震计算。
本文将以浙江金华地铁工程的某个地下车站为例,采用“I反应位移法”分析地震作用的工况,并提出一些抗震方面的意见和建议。
关键词:城市轨道交通;抗震性能;反应位移法;地震作用工况1 车站抗震设计概况1.1工程概况地铁车站为金华-义乌-东阳市域轨道交通工程一个站。
车站为地下一层侧式车站,主体结构为地下一层单柱双跨钢筋混凝土框架结构,标准段宽度为17.6m,顶板覆土厚度2.8-3.2m,底板埋深12.1m,车站总长291.1m。
车站结构采用明挖法施工。
图一:车站标准横断面1.2抗震设防目标依据住房和城乡建设部下发的《市政公用设施抗震设防专项论证技术要点(地下工程篇)》及《城市轨道交通结构抗震设计规范》(GB50909-2014),并考虑到轨道交通地下车站的重要性和震后修复难度,抗震设防目标如下:(1)结构在遭受相当于本工程抗震设防烈度的地震影响时,即475年一遇地震动作用下,不破坏或轻微破坏,应能够保持其正常使用功能,结构处于弹性工作阶段,不应因结构的变形导致轨道的过大变形而影响行车安全;(2)结构在遭受高于本工程抗震设防烈度的罕遇地震(高于设防烈度1度)影响时,即2450年一遇地震动作用下可能破坏,经修补,短期内应能恢复其正常功能,结构局部进入弹塑性工作阶段。
475年一遇地震作用,对应50年超越概率10%地震作用,即《城市轨道交通结构抗震设计规范》(GB50909-2014)中E2地震作用。
2450年一遇地震作用,对应50年超越概率2%地震作用,即《城市轨道交通结构抗震设计规范》(GB50909-2014)中E3地震作用。
基于某地铁车站的结构抗震分析摘要:随着我国经济建设的迅猛发展、城市人口压力的不断攀升,地铁这种快捷而又便利的交通方式成为人们的首要选择。
伴随着地下结构的增多,以及近年来震害出现的伤亡,地铁抗震逐渐被人们开始重视,并加强了对地下结构建立抗震设计理论与方法的研究。
本文结合实际案例对地铁的抗震设计进行了分析研究,希望切实能提高地铁的抗震性能,希望同行可以指导交流。
关键词:地铁车站,抗震设计;引言随着城市化建设不断发展,城市人口也在不断攀升,交通拥堵成为了城市的难题,为了缓解压力,地铁建设成为了人们的首要选择,北京、广州等一些大城市已经建成了很多条地铁,然后随着地铁建设的发展,地铁抗震问题是当前迫切需要解决的问题。
1.车站抗震响应分析1.1车站概况某地铁车站为地下两层11m岛式车站,有效站台中心里程为右CK0+372.500,车站总长为455.2 m,有效站台长度为118m,标准段宽为18.3m,主体建筑面积为15511m2,附属建筑面积为1316m2,总建筑面积为16827m2。
车站采用明挖顺作法施工。
车站标准段主体结构宽度为19.7 m,顶板覆土约3.6 m,底板埋深约17.900m,采用地下二层单柱双跨钢筋混凝土框架结构。
本站附属结构含两个与车站上盖物业连接的出入口,出入口底板埋深约10.75 m。
图1为标准段横剖面图。
1.2 一维场地地震反应分析采用反应位移法进行地下车站结构的横向地震反应计算时,可将周围土体作为支撑结构的地基弹簧,结构可采用梁单元进行建模,考虑了由一维土层地震反应分析计算得到的土层相对位移、结构惯性力和结构周围剪力三种地震作用。
地基弹簧刚度以地基反力系数为依据,并考虑集中弹簧间距和车站纵向计算长度的影响,计算中所采用的地基反力系数采用该项目地勘报告。
图2为反应位移计算简图。
本工程抗震设防分类为乙类,抗震等级为三级,按7度抗震设防烈度要求进行抗震验算。
本站基岩处地震加速度时程采用50年超越概率10%(中震作用475年一遇工况)和50年超越概率2%(大震作用2450年一遇工况) 两个概率水准的基岩水平向地震动加速度时程,每概率水准一组,每组3条,计6条。
轨道交通工程地下车站结构抗震设计分析摘要:随着我国社会和经济不断发展,为我国城市化发展带来巨大变化,不仅使人们的生活水平不断提高,也使人们的生活和工作环境发生巨大的变化。
在目前城市发展过程中,随着人口数量不断增长,需要更多的城市基础设施投入使用,不但要满足人们的生活需要,同时也要利用更多的空间,从而使城市交通压力获得缓解。
在当前城市交通建设过程中,增加多种轨道交通设施,不仅要求轨道交通具有稳定的运输能力,同时在使用过程中,要增加多种安全质量保护措施,使轨道交通能够具有较高的抗震能力。
本文围绕城市轨道交通工程展开讨论,针对地下车站结构抗震设计内容,进而对车站的抗震能力进行分析。
关键词:轨道交通工程;地下车站结构;抗震设计引言在城市建设发展过程中,交通基础设施是城市建设和经济发展的重要基础和保障,交通基础设施的建设不仅进一步促进了城市的经济发展,而且为人们的日常出行提供了更为便利的条件。
根据城市轨道交通的特点和作用,充分挖掘城市空间,需要进行科学合理的规划和设计,才能使城市轨道交通具备良好的运输能力。
城市轨道交通作为重要的交通工具,如果在地震中遭受到严重破坏,将严重威胁人们的人身安全。
因此,在设计初始,既要满足轨道交通的运行能力,又要使轨道交通具有良好的稳定性和安全性,在城市轨道交通建设过程中,有必要在设计中提高地铁车站结构的抗震能力,以保障乘客的生命和财产安全。
抗震设计是满足地铁车站结构抗震能力的基础,地铁车站结构的施工是抗震设计的延续,是地铁车站结构具有较高抗震能力的保障。
1抗震设防目标1.1抗震设防类别、烈度及等级根据要求,城市轨道交通结构应按其功能功能的重要性分为三种抗震设防类型:标准设防类别(C类)、关键设防类别(B类)和特殊设防类别(甲级)。
为大型综合枢纽站与日均客流不足500000名乘客,地震设防是设防类别(B)列为关键。
地铁站与关键结构的设防类别、设防标准应当符合规定的抗震设防要求。
技术与应用几年,我国各城市地铁工程建设正在大规模进行。
地铁工程作为一个城市最大规模的基础设施,其抗震问题已经成为整个城市工程抗震和防震减灾研究的重要组成部分。
在设计阶段考虑地震作用对地下车站的影响,已成为必须重视的问题。
1 抗震计算方法的选择目前抗震设计中地震效应的计算方法有惯性静力法、弹性时程法、反应位移法等。
惯性静力法也称为地震系数法,是我国《铁路工程抗震设计规范》推荐的一种计算方法,从前苏联引进,基于反应位移法的地铁车站抗震分析桑百有:兰州市轨道交通有限公司规划技术处,工程师,甘肃 兰州,730000摘 要:随着地下结构建设规模的不断扩大,地铁车站的抗震问题已逐步成为地铁建设中新的焦点,而与工程设计相应的地震响应计算方法仍不够成熟。
运用反应位移法对典型地铁车站结构进行地震响应计算分析,并评价其抗震性能,最后得出基于反应位移法计算的地下车站与地震中车站破坏形式比较相符,运用反应位移法计算抗震可以满足设计要求。
关键词:地铁车站;反应位移法;抗震分析中图分类号:U231 文献标识码:A 文章编号:1001-683X(2015)06-0077-05一直沿用至今。
惯性静力法计算地铁车站地震作用时,有3项荷载:(1)地震动峰加速度引起的上部土体对结构的横向荷载;(2)结构自身受到地震动峰加速度引起的横向荷载;(3)结构侧向土体由于地震引起的摩擦角改变产生对结构的荷载。
当地下结构平面面积较大、层高低、覆土浅时,结构的惯性力为主要作用力,可采用惯性静力法进行计算。
一般地铁车站埋深较深,结构的惯性力不起主要作用,采用惯性静力法并不合适。
弹性时程法按照建筑场地和设计地震分组,选用实际强震记录和人工模拟的加速度时程曲线进行计算。
获取实际地震记录和人工模拟合理的地震曲线难度较大,对计算精度有很大影响。
因此,采用弹性时程法计算地下车站抗震尚存在一定困难。
反应位移法假设地下结构地震反应的计算可简化为平面应变问题,其在地震时的反应加速度、速度及位移等与周边地层保持一致。
某地铁车站抗震计算分析与探讨摘要:本文以有限元软件MIDAS GTS NX对某地铁车站结构进行抗震计算模拟,通过反应位移法与时程分析法计算,分析抗震工况对车站主体结构受力的影响。
为今后工程设计提供参考。
关键词:MIDAS GTS;抗震;结构受力;结构变形引言越来越多的人口向城市集中使得城市人口集中增长,规模不断扩大,造成城市交通愈发紧张,地铁已经成为满足人们日常交通出行的首选。
本文已某地下车站抗震计算作为研究背景,分别采用了反应位移法、时程分析法对车站在不同地震作用下车站主体结构受力及变形进行计算分析,并提出相应的抗震加强措施。
工程实例:1、工程概况车站主体结构为明挖三层两柱三跨钢筋混凝土矩形框架结构。
车站总长263.75m,标准段宽23.5m,车站底板埋深约26.15m,顶板覆土约4.2m,车站中心线处轨顶绝对标高为14.300m。
图1.1 车站标准段三跨断面图2、有限元计算2.1结构设计参数车站标准段的结构埋深、抗浮水位、场地特性进行统计见下表表2.1.1结构埋深、抗浮水位、场地特性2.2反应位移法抗震计算根据地震安全评价报告及抗震设防烈度要求,该地铁车站对应的地表水平峰值位移为0.182m。
一般情况下,对地下车站结构,应按地面至剪切波速大于500m/s且其下卧各岩土的剪切波速均不小于500m/s的土层顶面的距离确定基岩面的深度。
根据地震安全性评价报告,车站底板覆盖层厚70m。
取结构底板位移为零,将结构划分单元后弹簧支座点预加的支座位移。
2.3反应位移法抗震计算结果层间位移角验算(对比两边侧墙及中柱的层间位移角,取最大值验算)负一层层间位移角:0.0034/6.00=1/1764<1/600负二层层间位移角:0.0072/6.20=1/862<1/600负三层层间位移角:0.0109/7.45=1/683<1/600经过分析比较,车站结构各构件的的控制组合为正常使用阶段控制;地震组合不控制车站结构各部位配筋。