复杂地层-近距离交叉地下结构群相互作用体系非一致地震响应研究

With the development of underground rail transit in China, there are more and more underground lines, and a large number of adjacent crossing underground structure group are emerging. However, at present, the research on the non-uniform seismic responses and their interaction, the damage mechanism and the simplified calculation method of the complex interaction system are very scarce. . And exsiting studies cannot meet the needs of such projects construction. This application is intended to carry out related research by means of numerical calculation, experimental research and theoretical analysis. Firstly, complex strata-adjacent crossing underground structure group calculation model is established, and the non-uniform seismic response law is studied by numerical calculation and non-uniform shaking table tests. Then, the load model of the underground structure is established, and the local refinement analysis model is established. The load-structure analysis model is constructed reference to the basic principles of response displacement method. The damage mechanism of the adjacent crossing underground structures under non-uniform earthquake excitation is revealed based on the Pushover analysis method for underground structure. Finally, a simplified seismic analysis method based on interaction factors is proposed by equivalent treatment method, in which complex strata, seismic wave characteristics and the effect of close interaction effect were considered. The research results can solve the anti-seismic analysis of the adjacent crossing underground structure group and improve the seismic analysis theory of the underground structure.

随着我国城市轨道交通建设向纵深发展，地下线路越来越多，近距离交叉地下结构群大量涌现，目前针对该复杂相互作用体系非一致地震响应及其相互影响效应、灾变机理、简化计算方法的研究十分匮乏，无法满足该类工程建设需求，亟需开展深入研究。本申请拟采取数值计算、试验研究和理论分析相结合的方法开展相关研究。首先建立复杂地层-近距离交叉地下结构群计算模型，通过数值计算和非一致振动台试验相结合的方法探明其非一致地震响应规律；确定地下结构受荷模式，建立局部精细化分析模型，参照反应位移法基本原理构建荷载-结构分析模型，利用地下结构Pushover分析方法，揭示近距离交叉地下结构在非一致地震激励下的灾变机理；最后采用等价处理的方法，综合考虑复杂地层、地震波特性及近距离相互影响效应，提出基于相互影响因子的近距离交叉地下结构群横断面简化抗震分析方法。研究成果可解决近距离交叉地下结构群的抗震分析，完善地下结构抗震分析理论。

随着城市化进程的加快，城市轨道交通向纵深发展，线路越来越多，受限于有限的城市地下空间资源，各线路之间的间距越来越小，由此构成了近距离地下交叉结构（群）。而且对于隧道结构等地下线型结构，其长度长，穿越地层复杂，地震动空间变异显著。考虑到地下结构在城市日常功能中的重要性及其特殊性，因此极有必要开展复杂地层-近距离交叉地下结构群相互作用体系非一致地震响应规律方面的研究，探讨相互影响的范围和程度，为近距离地下交叉结构群的规划和抗震设计提供指导。因而，具有显著的理论意义和工程应用价值。.本研究的主要研究内容包括近距离交叉地下结构群在非一致地震激励下的响应规律研究、多台阵非一致振动台试验研究、近距离交叉地下结构灾变机理研究及简化分析方法研究。.本项目拟采用理论分析、试验研究和数值计算相结合的方法开展相关研究，取得的主要研究成果包括：（1）系统探讨了近距离交叉地下结构群地震响应相互影响规律，确定了地下结构尺寸、净间距、地震动特性及场地土条件等几个关键影响因素，其中尤其以地下结构尺寸和净间距是最为显著的影响因素，当地下结构净间距在1-2倍的结构特征尺寸时的影响最为显著；（2）开发了基于多台阵的地下结构振动台试验技术，提出了基于主从动模型箱的多节段模型箱，实现了地震动的行波输入，并对试验的合理性进行了论证，拓展了地下结构振动台试验的应用范围；（3）近距离地下结构群的诸多界面导致地震波在其中发生较多的反射，从而增加了结构的响应，揭示了近距离交叉地下结构群在地震动时的灾变机理。.为高效利用有限的城市地下空间资源，近距离相互穿越或连体地下结构群的工程案例越来越多，相关理论研究明显滞后于工程实际。地震动时近距离交叉地下结构群的地震响应规律及其相互影响机制仍不明确，该研究紧跟社会经济发展需求，研究成果对此类复杂动力相互作用体系的初步规划和抗震设计提供了有力支撑，也促进了大型振动台试验技术的发展。