城市轨道交通地下结构抗震计算方法与性能指标研究

It is of most important to insure seismic safety of urban rail transit structures since there are many earthquakes every year and a large number urban rail transit structures are being constructed in China. However, the laggard design concept and the rough methods of underground structures in our relevant specification are difficult to meet the increasing needs of underground structures of urban rail transit structures in China. Seismic calculation methods and performance index, which are critical issues of design practice, are studied based on the present state of research. The main research contents are as follows:.(1)research on seismic dynamic calculation of underground structures, taking gravity effect into account;.(2)a two and three dimensional model based on the concept of equivalent linear earthquake analysis is built into FEM;.(3)an artificial boundary of seismic analysis is proposed to be suitable for the acceleration time history;.(4)research on seismic intensity index, deformation index and performance index system of unban mass transit underground structures by means of theoretical derivation, model test and numerical computation;.(5)achievements are applied to practical engineering project and provide support in code for Seismic Design of Urban Rail Transit Structures.

我国正在大规模兴建城市轨道交通结构，包括大量的区间隧道和地下车站，其中大部分位于抗震设防区，然而地下结构的抗震研究滞后于工程建设，至今没有成熟的抗震计算方法与性能指标体系，因此研究地下结构在地震中的安全性是一个非常重要的课题。为此本项目以我国大规模城市轨道交通系统建设为背景，开展城市轨道交通地下结构抗震计算方法与性能指标的研究，主要研究内容如下：（1）全程考虑重力影响的地下结构抗震动力计算研究；（2）土体等效非线性在二维及三维模型中的实现；（3）方便地震动加速度时程输入的人工边界；（4）通过理论分析、模型试验、数值计算得到城市轨道交通地下结构强度指标、变形指标以及性能指标体系；（5）将本项目研究成果在范例工程中进行应用，并对《城市轨道交通结构抗震设计规范》提供技术支持。

我国正在大规模兴建城市轨道交通结构，包括大量的区间隧道和地下车站，其中大部分位于抗震设防区，然而地下结构的抗震研究滞后于工程建设，至今没有成熟的抗震计算方法与性能指标体系，因此研究地下结构在地震中的安全性是一个非常重要的课题。为此本项目以我国大规模城市轨道交通系统建设为背景，开展城市轨道交通地下结构抗震计算方法与性能指标的研究，主要研究内容如下：（1）全程考虑重力影响的地下结构抗震动力计算研究；（2）土体等效非线性在二维及三维模型中的实现；（3）方便地震动加速度时程输入的人工边界；（4）通过理论分析、模型试验、数值计算得到城市轨道交通地下结构强度指标、变形指标以及性能指标体系。.得到了如下成果：（1）从理论上分析了平面问题侧向边界采用竖向约束、水平自由的合理性，并且分析了在地震荷载下土体阻尼比、结构尺度、地震波特性、土体非线性等对边界宽度的影响程度。（2）讨论了重力对土体性质影响、重力对地震反应影响的计算方法以及影响程度。（3）从理论上分析了土体等效线性化的关键问题，并编程实现，这部分有待后续研究。（4）提出了适用于地下结构抗震性能评价的修正的IDA方法。（5）从矩形地下车站和圆形盾构隧道入手，分别得到了矩形地下车站层间位移角和圆形盾构直径变形率的初步结果，这部分有待进一步研究。