土－地下結(jié)構(gòu)非線性動(dòng)力相互作用理論

土－地下結(jié)構(gòu)非線性動(dòng)力相互作用理論及其應(yīng)用摘要：基于土－結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用理論，闡述了土－地下結(jié)構(gòu)非線性動(dòng)力相互作用的基本原理及其建模方法，基于該方法對(duì)1995年日本阪神地震中震害最為嚴(yán)重的大開地鐵車站進(jìn)行了成災(zāi)機(jī)理有限元數(shù)值模擬分析，結(jié)果表明：在地震動(dòng)作用下，在車站結(jié)構(gòu)頂板與側(cè)墻的交叉部位和中柱的頂?shù)锥耸紫劝l(fā)生彎曲破壞而形成塑性鉸，使得頂板上覆土的大部分重量傳遞到由中柱來承擔(dān)，在由頂板破壞后傳來的上覆土重力和地震動(dòng)在中柱中引起的壓應(yīng)力的共同作用下，中柱發(fā)生壓曲和彎曲的雙重破壞，最終導(dǎo)致中柱倒塌，進(jìn)而導(dǎo)致車站頂板的塌陷；同時(shí)，也表明水平向地震作用仍是造成大開地鐵站結(jié)構(gòu)破壞的主要因素。關(guān)鍵詞：地下結(jié)構(gòu)；動(dòng)力相互作用；非線性；震害機(jī)理Theoryofsoil-undergroundstructurenonlineardynamicinteractionanditsapplicationAbstract:Basedonthetheoryofsoil-structureinteraction,thetheoryofsoil-undergroundstructurenonlineardynamicinteractionanditsanalysismodelarestudiedinpaper.Byusingtheanalysismodel,thedamagestoDakaisubwaystationareanalyzed.Itprovesthat:flexuralfailuresaredetectedinjunctionsofDakaisubwaystationandthedamagedjunctionsbecometheplastichinges.Accordingly,thosecolumnsofstationmustundertaketheweightofoverlyingsoilcausedbyupperplate’sdamage.However,thesecolumnsarealsodamagedbyearthquakeatits’topandbottom.Atlast,thecolumnsofDakaisubwaystationarecrushedorbendedinearthquake,thereby,theupperplateofstationiscollapsed.Atthesametime,thehorizontalcomponentofearthquakeisthemaindynamicloadtocausetheseveredamageofDakaisubwaystation.Keywords:undergroundstructure,dynamicinteraction,nonlinear,mechanicsofearthquakedisaster引言地震時(shí)，結(jié)構(gòu)物與支撐它的地基之間總是有相互作用的，早在20世紀(jì)30年代后期，研究人員已經(jīng)認(rèn)識(shí)到在地震作用下上部結(jié)構(gòu)與地基是相互影響的耦連體系，土與結(jié)構(gòu)應(yīng)作為整體系統(tǒng)來研究其動(dòng)力反應(yīng)。這種相互作用，當(dāng)上部結(jié)構(gòu)物剛度大而地基的剛度相對(duì)較小時(shí)更為突出。圖1表示了土－上部結(jié)構(gòu)的動(dòng)力相互作用機(jī)制，如圖1（a）所示，地震時(shí)基巖運(yùn)動(dòng)通過地基土層傳播到基底激起上部結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，以表示基巖地震動(dòng)，表示上部結(jié)構(gòu)基底面的運(yùn)動(dòng)，在剛性地基假定條件則有：（1）此時(shí)的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖1（b）。由于土層是變形體，基巖地震動(dòng)經(jīng)過土層介質(zhì)傳播到結(jié)構(gòu)基底時(shí)地震動(dòng)的運(yùn)動(dòng)幅值和頻譜特性將有很大的改變，在這種情況下，研究場(chǎng)地地震效應(yīng)對(duì)上部結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的影響是非常有必要的，首先求解土層的地震反應(yīng)，計(jì)算出上部結(jié)構(gòu)基底對(duì)應(yīng)處的，然后將在上部結(jié)構(gòu)基底處輸入來計(jì)算上部結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖1（c），但該方法中不能考慮上部結(jié)構(gòu)的反作用，因此，還不能被認(rèn)為土與上部結(jié)構(gòu)的相互作用，只有當(dāng)把土層的計(jì)算簡(jiǎn)圖和上部結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖交聯(lián)成一個(gè)整體的計(jì)算簡(jiǎn)圖才能完全考慮土－上部結(jié)構(gòu)的相互作用，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖1（d）。1土－地下結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用的基本理論土－地下結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用（Soil-UndergroundStructureInteraction，簡(jiǎn)稱：SUSI效應(yīng)）的概念基本同于土－上部結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用的概念，但土與地下結(jié)構(gòu)的動(dòng)力相互作用完全是通過兩者的接觸面來傳遞的，因此也無法像土與上部結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用那樣進(jìn)行如圖1的簡(jiǎn)化。（a）（b）（c）（d）（a）（b）（c）（d）圖1土－上部結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用示意圖Fig.1Theschematicplanofdynamicsoil-structureinteraction目前，進(jìn)行土－地下結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用分析的最有效方法為有限元法，在該方法中最關(guān)鍵的問題是如何處理土與地下結(jié)構(gòu)之間接觸面的動(dòng)力學(xué)行為，處理該問題最簡(jiǎn)單的方法是把土體和地下結(jié)構(gòu)作為一個(gè)整體進(jìn)行有限單元網(wǎng)格劃分，只是將地下結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)特性區(qū)別于土介質(zhì)的力學(xué)特性，由于在此只是將地下結(jié)構(gòu)當(dāng)作另外一種介質(zhì)看待，地下結(jié)構(gòu)和周圍土體在接觸面上變形的相容條件和動(dòng)力平衡條件就被有限元法自動(dòng)滿足，在使用該方法時(shí)，地下結(jié)構(gòu)單元與對(duì)應(yīng)的土單元在接觸面上共用相同的結(jié)點(diǎn)，如圖2（a），對(duì)土體和地下結(jié)構(gòu)的有限元集合體建立動(dòng)力平衡方程式為：（2）式中代表各介質(zhì)的質(zhì)量矩陣，代表阻尼矩陣，代表剛度矩陣，代表外力，下標(biāo)代表地下結(jié)構(gòu)介質(zhì)，下標(biāo)代表土介質(zhì)。由于土體和地下結(jié)構(gòu)兩種介質(zhì)的力學(xué)特性相差很大，在強(qiáng)地震發(fā)生時(shí)，土體與地下結(jié)構(gòu)在接觸面處的相對(duì)變形較大，甚至?xí)霈F(xiàn)土體與地下結(jié)構(gòu)之間出現(xiàn)沿接觸面法向相對(duì)分離和切向相對(duì)滑動(dòng)的接觸非線性問題，對(duì)于接觸面處兩種不同介質(zhì)相對(duì)變形較大時(shí)一般采用接觸面單元來模擬土與地下結(jié)構(gòu)的相互作用，常用的接觸單元為無厚度Goodman單元，如圖2（b），采用無厚度Goodman單元時(shí)建立的整體有限元?jiǎng)恿ζ胶夥匠虨椋簜鹘当冢ò?壺）蹤式中下標(biāo)天代表接觸脫面單元，獄其余字母束的含義同嶺公式勞（論2退）。賓采用接觸懇單元模擬秒動(dòng)力接觸建時(shí)只能模惡擬接觸面煙在小變形酸下的力學(xué)兇行為，當(dāng)斯模擬土與咱地下結(jié)構(gòu)愉在接觸面非處發(fā)生大用變形或發(fā)厭生相對(duì)滑乳動(dòng)和分離屢等強(qiáng)動(dòng)力織接觸非線套性問題時(shí)手，目前最偽有效的處楚理方法是財(cái)采用接觸告面對(duì)法帥，緒橋即在土介扣質(zhì)與地下次結(jié)構(gòu)介質(zhì)縣的接觸面纖處分別定詞義土介質(zhì)呀的邊界接韻觸面和地縱下結(jié)構(gòu)的浙邊界接觸酒面，把其陸中一個(gè)邊判界接觸面東定義為主剛接觸面，踩另一個(gè)定沫義為從接較觸面，通星過定義主并從接觸面欣之間的力房學(xué)行為來汁模擬土與辨地下結(jié)構(gòu)念的動(dòng)力接婚觸行為，踢如絲圖你2寺（驢c擁）所示，晶采用接觸懸面對(duì)法模燙擬時(shí)建立喂的整體有跪限元?jiǎng)恿Σ萜胶夥匠碳緸椋褐烈龌诓牵ㄖ?鵝）瘡式中谷為接觸約柏束矩陣，魂為哈Lagr加ang敞e憲乘子向量棗，墳為主從接它觸面之間借沿接觸面港的切向力澡和法向力蛛。（b）（b）(c)圖2土與地下結(jié)構(gòu)動(dòng)力接觸面的模擬方法Fig.2Modelthedynamiccontactofsoil-undergroundstructurebydifferentmehods作2陽駕土－地下筋結(jié)構(gòu)動(dòng)力沾相互作用扁的非線性壩問題格2.1喪才材料非線嘗性額在進(jìn)行土膽－地下結(jié)鍬構(gòu)動(dòng)力非換線性相互法作用分析嗚中，必然權(quán)涉及到土憂和混凝土悲材料的動(dòng)個(gè)力非線性涼特性，尤攪其是在強(qiáng)償?shù)卣饎?dòng)發(fā)這生時(shí)，土致－地下結(jié)退構(gòu)動(dòng)力相栗互作用是臣一個(gè)非常義復(fù)雜的強(qiáng)堆非線性問艙題。土在拒小應(yīng)變幅藥的條件下駐，土的變效形顯示出爪近似彈性績(jī)體的特征寄，例如機(jī)代械基礎(chǔ)下襲土的工作器狀態(tài)就是柏如此。但甚在大應(yīng)變產(chǎn)時(shí)，如地費(fèi)震、大爆揭破和壓密謹(jǐn)施工等，竭動(dòng)荷載將存會(huì)引起土萍結(jié)構(gòu)的改壤變，從而娃引起土的陷大變形和筐強(qiáng)度損失醉，土的動(dòng)乖力特性將掀明顯不同密于小應(yīng)變醒幅時(shí)的情既況。土的撞動(dòng)力非線壤性模型目拜前主要分悼為兩大類座，分別為疤粘彈性模狀型和彈塑羨性模型，獅土的粘彈恨性模型又凳可分為等揚(yáng)效線性模謝型和非線耍性粘彈性舒模型。本顧文作者莊塵海洋等基炒于巖土廣日義塑性力載學(xué)，建立處了簡(jiǎn)單的洲土體記憶共型粘塑性待嵌套面動(dòng)駐力本構(gòu)模低型毫[1-2毫]住，通過該歲模型對(duì)土桐體應(yīng)力應(yīng)睜變滯回曲遣線的預(yù)測(cè)腐結(jié)果與試似驗(yàn)結(jié)果的喇對(duì)比分析文，驗(yàn)證了破該模型的桐可行性。蹲對(duì)于混凝乘土材料的笛非線性動(dòng)洋力本構(gòu)模陸型，目前把常用的有膽傳統(tǒng)彈塑暗性模型和毀塑性損傷暈?zāi)Ｐ统鯷3-6吳]司?；炷帘撕暧^的力北學(xué)行為通賭常采用傳葛統(tǒng)彈塑性線模型來模干擬是可行六的，但混越凝土的破彈壞過程明名顯區(qū)別與竊金屬和玻秧璃等均質(zhì)演材料的破溫壞發(fā)展過豆程，混凝漂土破壞的鋤微觀力學(xué)封行為是內(nèi)挨部裂縫萌紐生、擴(kuò)展梢、貫通進(jìn)膠而失穩(wěn)的受過程，尤壁其對(duì)循環(huán)景荷載作用役下鋼筋混與凝土，由新這種微觀梯破壞過程鮮而引起的嬸剛度衰減孝現(xiàn)象更為瀉明顯，用夕傳統(tǒng)塑性讀本構(gòu)模型工很難模擬咳混凝土在慮循環(huán)荷載悅作用下的或微觀破壞計(jì)力學(xué)行為抄，采用連艙續(xù)損傷力蹲學(xué)理論來聾研究混凝茅土的動(dòng)態(tài)振破壞力學(xué)勞行為已取卷得了很大捏的突破傅[7]呢?？郕eeh涉oLe考e介等基于混歸凝土的斷沃裂能佩[8]仗，臥在訊Lubl激ine爸r兆等提出的吳塑性損傷撞模型的基胞礎(chǔ)上進(jìn)行示改進(jìn)病[9]勉，分別采躬用兩個(gè)損蛙傷變量來縫描述混凝膝土受拉和傅受壓破壞通時(shí)兩個(gè)不歪同的剛度肚衰減規(guī)律旨，并采用味多個(gè)硬化歐變量來修寸正模型中繼的屈服函驢數(shù)，建立貌了一個(gè)新威的混凝土明在循環(huán)荷疫載作用下猜的動(dòng)力塑離性損傷本翻構(gòu)模型，抗數(shù)值模擬柿和試驗(yàn)結(jié)困果的對(duì)比井分析驗(yàn)證比了該模型尾的優(yōu)越性枯。抗2.2騎添幾何非線疫性抗土體和地襪下結(jié)構(gòu)在撕大變形作銀用下其幾已何特性將幫發(fā)生明顯擠的變化，手在大位移墾和大轉(zhuǎn)動(dòng)駁過程中同兵時(shí)會(huì)引起蹈應(yīng)力應(yīng)變違關(guān)系的非來線性。幾綱何非線性足的特點(diǎn)就綿是基于初統(tǒng)始幾何形蠻態(tài)建立的占剛度矩陣高隨著結(jié)構(gòu)缺幾何特征象的變化而幻變化，剛需度矩陣的溉這種變化殃區(qū)別于由本應(yīng)力－應(yīng)桃變關(guān)系非嗚線性（材努料非線性次）引起的馬剛度矩陣渡變化，而大是應(yīng)變－窗位移關(guān)系膊是非線性旬的，即剛格度矩陣娘也是位移晶的函數(shù)，左應(yīng)變－位道移的非線搭性關(guān)系增襖量形式可雅表示為：哈督乳補(bǔ)屑端淋阻（洲1.3獎(jiǎng)0皆）式中：航替灑排瀉夫絮償（珍1.3坊1手）繪式中：殺為線性應(yīng)服變的矩陣書項(xiàng)，與母無關(guān)；弄由幾何非循線性引起車的矩陣項(xiàng)徒，與誤有關(guān)，通雀常耀是嗽的線性函切數(shù)。紋2.3馬體接觸非線完性蕩動(dòng)力接觸位問題是一理個(gè)非常復(fù)配雜的不連蜘續(xù)力學(xué)問雕題，當(dāng)兩橫種介質(zhì)接難觸面相互業(yè)接觸時(shí)，拌法向接觸膏力就通過魄在接觸面擺對(duì)之間建慎立的接觸裝約束相互赴傳遞，接煎觸面對(duì)上撒建立起來僑的離散單盒元結(jié)點(diǎn)對(duì)吊之間滿足模位移協(xié)調(diào)蛙條件和虎御克定律；廉當(dāng)接觸面委對(duì)發(fā)生分魚離時(shí)，接綢觸面對(duì)之勇間的接觸伍約束將會(huì)含被取消，渣介質(zhì)邊界贈(zèng)將轉(zhuǎn)化為販普通邊界案，在非線絞性問題的佛求解過程倉中，在每股個(gè)增量分仆析中都必驅(qū)須判斷接秘觸面的接咳觸狀態(tài)，窗這是一個(gè)標(biāo)循環(huán)迭代存的過程，住具體迭代阿過程如攀圖速3臉，圖中暈代表接觸招面上節(jié)點(diǎn)猶法向接觸斯力，矛代表接觸然面相互侵縮入的距離癥。分動(dòng)力接觸獅的數(shù)值算頸法盜有釋Lagr則ang趙e襪乘子法株、鴉Pena盞lt化y衰法、修連正腿Lagr摘ang蘇e牙乘子法和振線性補(bǔ)償直法，前兩秋種方法的訴應(yīng)用較廣瀉。圖3動(dòng)力接觸面數(shù)值算法的迭代過程圖3動(dòng)力接觸面數(shù)值算法的迭代過程Fig.3Interactivealgorithmofdynamiccontact3算例指阪神地震鬼帶來的破衫壞是多方帆面的，但鉤在這次地魚震中首次烈出現(xiàn)地下聽結(jié)構(gòu)主體漠結(jié)構(gòu)的嚴(yán)菠重破壞，迷其中共塘有型5罵個(gè)地鐵車紐站和制約遠(yuǎn)3k勉m判的地鐵區(qū)診間隧道發(fā)職生破壞，篇破壞最為糠嚴(yán)重的是斃大開地鐵沸車站，一坡半以上的積中柱完全鑼坍塌，導(dǎo)妹致頂板坍商塌和上覆磚土層的沉渾降，最大至沉降量阻達(dá)拼2.5波m筐之多，地錫面沉降如申圖嫩4滔。酒大開地鐵總車站頂面扶位于地蟻下沫4.8敬m幅，所處場(chǎng)宿地主要由亮全新世砂鑰土和更新慶世粘土組伶成，根據(jù)愉參考文護(hù)獻(xiàn)沒[10慶]惰，該場(chǎng)地博的地層情勺況及其物悶理參數(shù)如碎表膝1處，利用基掙于廣義塑屑性力學(xué)建鹽立的土體悄記憶型粘恩彈塑性動(dòng)典力本構(gòu)模說型描述土揭的動(dòng)力特邁性，在動(dòng)潑力計(jì)算中腔當(dāng)不考慮羨孔隙水排棍出時(shí)，土傳的泊松比獵一般寧取很0.4重9端。圖4地鐵車站的破壞及其坍塌引起的地面沉降Fig.4GroundsettingcausedbythecollapseofDakaisubwaystation糠表腹1齒蠅大開車站脹地基土物指理特性參秧數(shù)巨Tabl棄e.1箭Phy回sica藏lpa鉗rame段ters磨of騰soil杯sin復(fù)fou撫ndat扔ion雖ofD炊akai薄sub界way榨stat湊ion塑土矩效俱類害深度薯（渠m叫）冠密度辣（堪t/m進(jìn)3蘭）展剪切波速于（時(shí)m/汽s惠）顆最大剪切穩(wěn)模量奏（摘MP艷a痕）吉泊松比財(cái)人工填土起0-1.杜0垂1.9帳140統(tǒng)38.0興0噸0.33御3極全新世砂啞土磁1.0-究5.1有1.9聞140熄38.0訂0構(gòu)0.32毫全新世砂主土茂5.1-濁8.3潑1.9貝170疾56.0灑3怨0.32般更新世粘糖土關(guān)8.3-問11.4梨1.9栽190泄69.9聯(lián)9塌0.40啊更新世粘旨土閱11.4聚-17.宋2撕1.9據(jù)240險(xiǎn)111.收67蹲0.30碰更新世砂拆土鏡17.2脈-22.壇2冊(cè)2.0魯330逗222.守24蜻0.26灶大開地鐵陶車站的中痛柱尺寸忙為煤0.4×社1.0湊m驗(yàn)，中柱的海間距兵為糕3.5購(gòu)m坡，混凝土拾的動(dòng)力本課構(gòu)模型采僚用本部分統(tǒng)第一章中魄介紹的混渴凝土動(dòng)力恢損傷塑性問模型，主蓮體結(jié)構(gòu)采澤用投C3督0督混凝土，吧彈性模量點(diǎn)取侮為創(chuàng)3.0×癥104M必P于a行，泊松比級(jí)取陰0.1冠8途，混凝土含的重度取濃為丈25kN賊/m冊(cè)3轎，阻尼比戒取需5翻％，根陽據(jù)屠C3知0示混凝土的臺(tái)強(qiáng)度指標(biāo)階，其軸心菊抗壓強(qiáng)度爐為缸20.1睛MPa供,篩軸心抗拉行強(qiáng)度渣為章2.01判MP惕a摸，其受壓宅時(shí)的應(yīng)力汪應(yīng)變關(guān)系拖曲線如涼圖承2-1評(píng)0愛，反C3切0桿混凝土的索粘塑性動(dòng)世力損傷模判型的模型破參數(shù)如教表午2兄。在把三紀(jì)維問題轉(zhuǎn)椒化為二維裳問題時(shí)，矩車站中柱譯被等效為沙一面縱墻鈔，采用等粥效前后剛躬度不變的愉原理，把針其彈性模奉量折減載為束0.85設(shè)7×10行4嗓MP蜓a(bǔ)峰。溝表碗2醬蟻混凝土動(dòng)代塑性損傷菜模型參數(shù)否取值彼Tabl芒e.2衰Valu愉eso績(jī)fpa剃rame債ters幻use臥dby常pla牽stic屆-dam亮age閉mode繁lof欠con老cret撒e懲模型參數(shù)染參數(shù)值渡模型參數(shù)秘參數(shù)值懷彈性模量刊（迅MP桂a通）光3.0×船10瘡4池初始屈服分拉應(yīng)力直（錦MP冤a脖）失2.9索泊松比部0.15扯0博密度拳（現(xiàn)kg/m濃3哈）對(duì)2450壽1湯擴(kuò)張角彼（微0四）少36.3咳1癥0徐初始屈服懼壓應(yīng)力雙（還MP預(yù)a超）止13.0疊腸0.1風(fēng)極限壓應(yīng)部力爹（憲MP畢a齊）主24.1癥歲車站周圍盈土體可以飽采用四結(jié)腹點(diǎn)平面應(yīng)蝴變實(shí)體單倘元模擬土思材料，車護(hù)站結(jié)構(gòu)部括分屬于細(xì)致長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，制也可以采帆用四結(jié)點(diǎn)燥平面應(yīng)變費(fèi)實(shí)體單元分模擬。本依文采用足冬夠大的地篇基邊界來認(rèn)消除動(dòng)力刻邊界對(duì)結(jié)養(yǎng)構(gòu)動(dòng)力反劣應(yīng)的影響技，地基寬地度盈取套150返m我，地基寬奪度與車站東結(jié)構(gòu)寬度鐮之比現(xiàn)為約8.保8徑，根據(jù)已隊(duì)有的研究談表明，這甚個(gè)寬度足漸以消除邊疏界效應(yīng)對(duì)騾結(jié)構(gòu)地震評(píng)反應(yīng)的影率響，整個(gè)備計(jì)算體系掉的有限元融網(wǎng)格劃分瞎如竟圖循5亭。圖5土－大開車站動(dòng)力相互作用體系的網(wǎng)格圖5土－大開車站動(dòng)力相互作用體系的網(wǎng)格Fig.5Meshesofsoil-Dakaisubwaystationinteractionsystem襪根據(jù)神戶槳海洋氣象益臺(tái)測(cè)定的欺阪神地震摔加速度時(shí)狼程記錄以府及本文所聰取的假設(shè)憶基巖面與勝實(shí)際加速羨度時(shí)程測(cè)廣得深度之良間的關(guān)系叔，基巖面棋輸入南北雄向水平加語速度時(shí)程插時(shí)斃,產(chǎn)峰值加速怠度被調(diào)整宗為帖0.40省g素，豎向峰舍值加速度陳被調(diào)整而為押0.15戀g你。棵在有限元糖計(jì)算中，劃使用實(shí)體拍單元時(shí)計(jì)罩算結(jié)果只惜能輸出單澆元內(nèi)的應(yīng)君力，但不怒能直接給霉出結(jié)構(gòu)的方內(nèi)力，因敬此，本文胞采用兩結(jié)哭點(diǎn)平面梁類單元模擬猴車站結(jié)構(gòu)懼，計(jì)算結(jié)象果首先給臘出了水平雄向地震下鴉大開地鐵屑車站結(jié)構(gòu)旋構(gòu)件連接委部位的內(nèi)耽力反應(yīng)幅密值，如拖表客3鳥。在豎向宣地震作用沖下大開地善鐵車站結(jié)辣構(gòu)構(gòu)件連繭接部位的絮內(nèi)力反應(yīng)寶幅值如智表癢4愛，同時(shí)，葉表咽5瓣也給出了暑在水平向童地震和豎竟向地震共款同作用下低大開地鐵鐮車站結(jié)構(gòu)浴的內(nèi)力反湊應(yīng)幅值。傘由于缺少匹大開地鐵除站地基土忠的靜力參禾數(shù)，無法駱計(jì)算靜力嫩荷載條件環(huán)下大開地顯鐵車站的雅內(nèi)力值，昂因此在本脆章中僅對(duì)吼地震動(dòng)荷斷載條件下音大開地鐵求車站結(jié)構(gòu)直的動(dòng)內(nèi)力匠反應(yīng)與各貌構(gòu)件的允槳許承載力包進(jìn)行了對(duì)處比分析。焰根據(jù)參考劃文更獻(xiàn)幣[11培]庭中對(duì)大開恰地鐵車站白結(jié)構(gòu)配筋喬情況的描槍述，邊墻糕、頂板和適底板的橫窩向和縱向揪分別使用終了榆φ探1套6于和疑φ宗2諷5般的鋼筋，肚頂、底板與的配筋率聰為上1.傻0彈％，側(cè)墻桿的配筋率兵為愚0.捏8丸％，中柱喝采鞠用殼φ期3竹2翠的鋼筋，曠其配筋率微為繳6避％，中柱源的箍筋采私用萌φ首9@35老0代，根據(jù)上釣述的配筋污情況，計(jì)勝算出的大劇開地鐵車司站結(jié)構(gòu)各留構(gòu)件的截地面內(nèi)力設(shè)查計(jì)值如焦表窩6歪。住表鐘3輪襪水平向地軋震下車站愿不同部位觸的結(jié)構(gòu)內(nèi)目力跨Tabl霉e.圾3Fo換rces把in倚diff敗eren凝tco虎mpon步ents務(wù)of員Daka陰isu潔bway孩sta請(qǐng)tion釣in糞hori抹zont鳴ale賤arth貝quak篇e療車站結(jié)構(gòu)虧部位友軸向君力君(文kN/m賊)胳剪觀力攤(歸kN/m策)呆彎衰矩助(影kN.m碼/m)泰正幅值季負(fù)幅值撤正幅值支負(fù)幅值溉正幅值習(xí)負(fù)幅值妖頂板左端返159.革0敘131.列0芹94.9卸57.5見479.統(tǒng)6床628.吼5污頂板中左級(jí)27.9姑18.5格92.5臨58.1遠(yuǎn)149.欣9吵3.1展頂板中右趁39.0懸24.2炕63.3管61.9塑157.殼5障14.7爸頂板右端捧126.帥2滅134.勒5自89.9伯57.3恩602.尿5價(jià)463.比3差左側(cè)墻頂樣85.1翅66.1似130.良1擊153.欣6氣466.博9悔630.麥0甩左側(cè)墻底率140.蹦6似214.葛6曉214.吧2喪319.從9鈴760.聚4討516.拐6罰中柱柱頂暢36.4紅153.駱6夫27.0凳33.3激184.亞1攻128.型5掏中柱柱底賓36.4啞154.電0舉70.0木93.5蕩158.禁2聾205.鵲1斜右側(cè)墻頂懶59.5探98.7訴129.橫4億152.蠢6勇590.襲6男447.菊1暮右側(cè)墻底咬189.役4短224.銳8蒸208.傲1用285.婆5預(yù)546.葉4聯(lián)643.涌7火底板左端史202.對(duì)4辦423.葬0貴241.豐0懼184.要6爸780.倍0諒535.侵0乘底板中左障15.1元96.3辣34.1姑40.1混156.孟2潛16.0揭底板中右夜2.1緊85.9襪75.2餡14.0干146.遠(yuǎn)7野14.6綢底板右端分239.俱9嘉293.垃3決204.塑6杜200.暮6洲555.效6廚670.抄2被表隊(duì)4川剪豎向地震豐下車站不鼻同部位的喘結(jié)構(gòu)內(nèi)力索反應(yīng)幅值擴(kuò)Tabl公e.崖4F賽orce舉sin慨dif本fere辜ntc尚ompo闊nent洋sof煌Dak挽ais咳ubwa偉yst線atio睡nin烈ver沉tica蟻lea日rthq簽uake羞車站結(jié)構(gòu)血部位瞞軸向約力劃(妖kN/m主)誓剪吼力消(件kN/m盒)遼彎罰矩您(悶kN.m銹/m)擇正幅值稀負(fù)幅值趴正幅值謀負(fù)幅值蹈正幅值士負(fù)幅值杯頂板左端蛋146.慶2彩103.犁0訓(xùn)49.0堂55.2廈65.7像76.1爛頂板中左罷150.充5順103.惕9咐53.4破53.9大59.2兇63.7澡頂板中右顏150.哭2治103.量1匯55.4秧57.0要57.8艱63.2扛頂板右端悉152.紙9切104.望6慶53.6旁50.5款72.5芝76.8金左側(cè)墻頂矩78.7芳95.1筍79.6賴106.查8羅59.8爸60.8航左側(cè)墻底額101.繼2慣114.螺4竟95.5銹84.4艱77.4裁80.5貪中柱柱頂舉423.岡2浴450.替1市1.1近1.1繡2.8桂3.9畏中柱柱底輩462.伙4限489.嗎0讓1.4湊1.1杜3.9撫2.8饒右側(cè)墻頂焦88.9圖84.7嚇88.6立72.4駛66.2車63.6界右側(cè)墻底怎110.辣2牧100.趙4哲73.7歌89.2純68.3伸72.1掌底板左端報(bào)136.鈴9脖107.羅2周81.6僵76.7漂81.0歇86.6脅底板中左夏189.如9吼145.貴3想55.9亂59.0疫52.1送52.8證底板中右沾190.秤3遮144.還9訓(xùn)58.3康56.8沖52.2舟52.0攪底板右端走140.豆9溜97.9呀77.8響77.0躲70.3皺79.7流表徐5鵝周水平向和綁豎向地震滿共同作用延下車站不川同部位的軌結(jié)構(gòu)內(nèi)力嘉反應(yīng)幅值續(xù)Tabl俱e.輪5Fo扔rces戲in充diff攤eren王tco極mpon分ents襯of報(bào)Daka露ist粒atio歪nin辣hor讓izon隱tal櫻&ve倍rtic抄ale紐arth榆quak秒e食車站結(jié)構(gòu)保部位姑軸向擺力掃(咳kN/m零)三剪持力村(銅kN/m腸)月彎嫂矩江(翁kN.m排/m)徒正幅值梯負(fù)幅值填正幅值嬌負(fù)幅值娘正幅值糾負(fù)幅值頌頂板左端護(hù)153.晝2雀175.宅7鐘111.害9霉89.4逗495.議2凱597.倒6情頂板中左濤80.6企124.幣7磨131.彈8遵73.6照194.墳5社37.0沖頂板中右哪88.8氏122.蟲2制85.0填89.9棕205.健4內(nèi)34.1舊頂板右端昏149.禽5遮152.旱7讀100.滾4欲87.0報(bào)580.造2若436.庫0潑左側(cè)墻頂身114.示1掛74.5上190.陽9演137.胡7索482.暖4呈596.胡1苗左側(cè)墻底旋187.偵6浩240.斤8戀221.災(zāi)2擁340.苗3覺809.除4典518.室4瀉中柱柱頂坐262.記5針484.他4暢28.7瓣33.6膛176.柴4該134.斑4錘中柱柱底眾295.造4會(huì)523.隔3疏66.9份91.0物153.矩0靜196.因0絨右側(cè)墻頂伙99.9左130.倦8夏125.拔8千164.撐3閥568.墓8旦425.得2廈右側(cè)墻底江187.煎4倡232.隔2柿267.克7釣282.瓶5拔560.缺0仇637.份9鞏底板左端偽202.廚3兔462.畏3旬256.風(fēng)1俘214.撫5匯842.屋2充529.省9升底板中左燭113.炎7福176.蹤1塑40.4伐91.6命249.灑7橫30.6糖底板中右宮113.霸6纏198.伯1侵93.0突53.6屢278.蕉8欄35.4車底板右端賠264.那6灑359.森2哄219.戰(zhàn)6雷217.既5妻561.沃6依651.由6陷表越6鑒醒大開地鐵駐車站結(jié)構(gòu)冷各構(gòu)件內(nèi)或力的設(shè)計(jì)執(zhí)值津Tabl扇e.奴6De夏sign摘edf嘉orce受sin核dif聯(lián)fere濕ntc葵ompo催nent革sof珠Dak片ais艘ubwa斤yst助atio橡n封結(jié)構(gòu)構(gòu)件晨軸向沿力爆(訂kN/m講)滋剪剪力狹(工kN/m建)身彎裂矩登(胃kN.m闖/m)略頂板曉9581蝶.及760.估8屬604.剛8曉底板陜1040碑4.刷810.幫8案795.特1用側(cè)墻頂端煤8949喚.汁700.躬7搏423.古4食側(cè)墻底端呀1115存2.相810.弦8茫564.疫1毅中柱憶8600曉.推415.候0件806.弟4驅(qū)在阪神地拖震后，有著不少學(xué)者降都認(rèn)為大技開地鐵車欣站的嚴(yán)重瓦震害主要埋是由豎向求地震作用該而引起的良[126油-127標(biāo)]諷，認(rèn)為中號(hào)柱是車站偵結(jié)構(gòu)的抗激震薄弱環(huán)倉節(jié)，在含扒有豎向震夢(mèng)動(dòng)的阪神玉地震作用百下中柱的攔軸向力超懇過了中柱辛所能承受仔的軸向力眉而導(dǎo)致中里柱的破壞光，從而導(dǎo)根致大開地居鐵車站的脆頂板坍塌澆破壞。叢從對(duì)比分董析臨表逆3奔～忠表憤6休來看，大養(yǎng)開地鐵車定站中柱的蝴設(shè)計(jì)是非崖常保守的舍，由地震焦動(dòng)引起的致中柱動(dòng)內(nèi)桂力反應(yīng)與虜中柱的內(nèi)懶力設(shè)計(jì)值史相比很小須，中柱本稠身的動(dòng)力盜反應(yīng)不足領(lǐng)以使中柱霉發(fā)生倒塌允破壞。由紅地震動(dòng)引城起的大開筍地鐵車站賤主體結(jié)構(gòu)卸交叉部位茶的彎矩反劫應(yīng)非常強(qiáng)豈烈，其彎正矩反應(yīng)幅俯值甚至比貓結(jié)構(gòu)的彎遙矩設(shè)計(jì)值下還要大，趁因此在車唱站主體結(jié)暗構(gòu)的交叉寬部位很容急易發(fā)生彎窗曲破壞，算尤其是車周站結(jié)構(gòu)頂肥板在上覆瑞土壓力作曲用下，本夫身存在一覆定的靜彎紙矩值，在斬上覆土壓蝦力和地震糠動(dòng)的共同犁作用下，胖車站結(jié)構(gòu)咐的頂板在澆與側(cè)墻交遼叉部位的世彎矩值超銅過該部位焦構(gòu)件的彎牛矩設(shè)計(jì)值估，從而使愁車站結(jié)構(gòu)包頂板在與堤側(cè)墻的交諒叉部位發(fā)獸生嚴(yán)重的峰彎曲破壞奔而變成塑啟性鉸接，駛并進(jìn)一步繳導(dǎo)致頂板歇上覆土壓帶力的絕大更部分轉(zhuǎn)移奉到由車站套結(jié)構(gòu)的中責(zé)柱來承擔(dān)狹，由于中擇柱的下端阿在地震動(dòng)迷作用下已患發(fā)生混凝尼土局部壓吧碎破壞，灣在柱端形憂成塑性鉸眨，當(dāng)再加復(fù)上由頂板斬傳遞來的雙上覆土壓貞力，在中墓柱的兩端派將發(fā)生嚴(yán)德重的壓碎占破壞和彎來曲破壞，激致使中柱匙發(fā)生倒塌詠破壞。因冒此，大開拌地鐵車站庭震害成災(zāi)開機(jī)理的合柿理解釋初豬步認(rèn)為：猴在地震動(dòng)丈作用下，燃車站結(jié)構(gòu)擺頂板與側(cè)錯(cuò)墻的交叉負(fù)部位首先撫發(fā)生彎曲捎破壞而形虜成塑性鉸工，從而使枝得頂板上擴(kuò)覆土的大號(hào)部分重量眨轉(zhuǎn)移到由巨中柱來承赤擔(dān)，在由饅頂板破壞槐后傳來的表上覆土重騰力和地震銀動(dòng)在中柱襲中引起的標(biāo)動(dòng)壓應(yīng)力赤的共同作合用下，中哄柱最終發(fā)卸生壓曲和停彎曲的破濾壞，最終浪導(dǎo)致中柱炸倒塌，進(jìn)父而導(dǎo)致車更站頂板的茄塌陷。鞏文中對(duì)大稿開地鐵站亦的成災(zāi)機(jī)黎理分析結(jié)剖果也能夠撤合理地解哪釋為什么濁在大開地墓鐵車站中叮埋深較淺葡的斷面破披壞較為輕艘微的原因貝。同時(shí)，坐由挎表掏3喉～而表忍6澇的對(duì)比分棍析可知，航水平向地和震作用而期引起的結(jié)葬構(gòu)內(nèi)力反圣應(yīng)遠(yuǎn)比豎顛向地震作擇用下的結(jié)關(guān)構(gòu)內(nèi)力反泳應(yīng)大得多爛，水平向洲地震作用追應(yīng)是引起幕大開地鐵老車站嚴(yán)重坡震害的主蜘要因素。4小結(jié)滾本文闡述平了土－地滿下結(jié)構(gòu)非去線性動(dòng)力飯相互作用盞的基本原敵理，建立有了土－地順下結(jié)構(gòu)非校線性動(dòng)力鑒相互作用且的分析模青型，對(duì)大憤開地鐵車紙站的震害即機(jī)理進(jìn)行寫了數(shù)值模完擬分析，得合理地解叔釋了大開陳地鐵車站拍震害的成浪災(zāi)機(jī)理，即大開地鐵轉(zhuǎn)車站震害紙的成災(zāi)機(jī)撕理為：在扮地震動(dòng)作庸用下，在棄車站結(jié)構(gòu)丑頂板與側(cè)鉤墻的交叉京部位和中扔柱的頂?shù)琢娑耸紫劝l(fā)喘生彎曲破宴壞而形成讀塑性鉸，論使得頂板答上覆土的匠大部分重會(huì)量傳遞到鉤由中柱來晶承擔(dān)，在拉由頂板破抬壞后傳來驚的上覆土遠(yuǎn)重力和地恒震動(dòng)在中脾柱中引起擺的壓應(yīng)力鼠的共同作否用下，中宏柱最終發(fā)旅生壓曲和仰彎曲的雙跪重破壞，結(jié)最終導(dǎo)致麻中柱倒塌鴉，進(jìn)而導(dǎo)爸致車站頂?shù)宓乃菸?；同時(shí)，霜水平向地斧震作用仍孫是造成大油開地鐵站正結(jié)構(gòu)破壞今的主要因緩素。參考文獻(xiàn)棵莊海洋盼,借陳國(guó)興責(zé),寄梁艷仙刷.矩土體動(dòng)非岸線性粘彈壘性模型及溪其斥在棉ABAQ槐U全S畢軟件上的五實(shí)糕現(xiàn)項(xiàng)[J]身.抽巖土力丘學(xué)捉(闊錄悼用慈)換.禽莊海虹洋桐,洲勉陳國(guó)側(cè)興映,裝肝朱定若華墊.強(qiáng)犯土體動(dòng)力跨粘塑性記捆憶型嵌套翼面本構(gòu)模撫型及其驗(yàn)洗證研.薄蕩巖土工程象學(xué)誕報(bào)晉,20鬧06(1療0).內(nèi)(質(zhì)待賄刊蚊)路王緣哲侮,剛藝林持皋寺.苗頁混凝土的婆一種非相綁關(guān)流塑性艦本構(gòu)模輛型炊[J].簡(jiǎn)甜水利學(xué)骨報(bào)雁,20昌00,在4:8惡-13.呢Andr嶺zej,趣Win愛nick兄i,c膚zesl峽awC旗icho旺n.P復(fù)last匠icm檔odel舅