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土—地下结构动力相互作用地震反应分析及场地地形的影响

关天定  
【摘要】:目前越来越多的震害表明,地下结构在强震作用下也可能遭受破坏,甚至发生严重破坏。地铁地下结构是解决未来城市交通拥挤问题的重要途径,同时也是人流较为集中的地下空间,其安全稳定性直接关系到多数人的生命安全及财产损失。本文以地铁地下结构为研究对象,旨在对土及地下结构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不同场地下土-地下结构非线性动力相互作用的数值模拟和振动台模型试验,探索地下结构的震害机理及其非线性地震反应规律,为地铁地下结构的优化和设计提供有意义的结论。主要工作如下: 1、利用有限元方法,采用平面土-结构相互作用模型,阐述了一种可以有效地考虑地基土体的质量和刚度非均匀性及本构关系非线性的实用土-地下结构相互作用地震反应分析方法。 2、对MSC.Marc进行二次开发,添加多层土的静力邓肯张EB本构关系模型和动力等价非线性粘弹性本构关系模型,并通过两个算例验证二次开发的效果和可靠性,使MSC.Marc成为本文所提出的地震反应分析方法的实现工具。 3、以埋置在软土层上的两层双柱三跨岛式地铁车站为研究对象,利用MSC.Marc的二次开发程序建立土-地下结构动力相互作用有限元模型;考虑土-地下结构的动力相互作用,研究深软地基上大型地铁车站非线性地震反应规律,探讨了场地地形变化对地铁地下结构地震反应的影响。 4、进行了土-地铁地下结构动力相互作用大型振动台模型试验,试验主要包括全粘土场地的地铁站地震模拟试验和土坡地形场地的地铁站地震模拟试验。对这些试验结果的地下结构动力反应规律及其周围模型地基的地震反应规律进行了分析。


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