地鐵與輕軌設(shè)計(jì)第節(jié)地下鐵道地震災(zāi)害防護(hù)

第三節(jié) 地下鐵道地震災(zāi)害防護(hù)一、地下鐵道震害調(diào)查二、抗震設(shè)計(jì)方法三、抗震構(gòu)造措施

一﹑地下鐵道震害調(diào)查⑴1976唐山大地震（M17.8)，剛建成的天津地鐵經(jīng)受住地震考驗(yàn)（天津地震烈度7～8度），僅在沉降縫部位發(fā)生外涂面層局部的脫落現(xiàn)象，而未發(fā)現(xiàn)其他形式的損害；⑵1985年墨西哥地震（M18.1）中，建在軟弱地基上的地鐵結(jié)構(gòu)僅車站側(cè)墻與地表相交處發(fā)生結(jié)構(gòu)分離現(xiàn)象；⑶1995年l月17日凌晨在日本阪神地區(qū)兵庫(kù)縣南部發(fā)生7.2級(jí)（JMA單位）地震。該地震共有5個(gè)地鐵站和約3km的隧道發(fā)生破壞，最大沉降量達(dá)2.5m,不計(jì)高架破壞損失達(dá)300億日元，修復(fù)大開(kāi)站需100億日元，修復(fù)隧道需180億日元。神戶內(nèi)地下鐵路部分的線路長(zhǎng)度及站數(shù)如表7－6地下鐵道部分的線路長(zhǎng)度和站數(shù)表7-6名稱建設(shè)時(shí)間線路大概長(zhǎng)度(km)站數(shù)阪神電鐵1937~19363.43神戶電鐵1962~19670.410神戶高速1967~19726.66市營(yíng)地下鐵道1972~19859.59山陽(yáng)地鐵1982~19971.52合計(jì)21.421⒈大開(kāi)站的破壞形式⑴始建于1962年，明挖法構(gòu)建。長(zhǎng)120m，采用側(cè)式站臺(tái)。其斷面如圖7－1所示；⑵底板中柱和側(cè)墻為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。中柱間距為3.5m；⑶標(biāo)準(zhǔn)斷覆土45m,中央大廳為2m；⑷表層為填土，下面為淤泥質(zhì)粘土，N值小于10，其次為砂礫層及海相粘土。圖7-1大開(kāi)車站的典型斷面根據(jù)破壞情況可將車站分成三個(gè)區(qū)域：A﹑B﹑C。圖7-2大開(kāi)站破壞的縱向示意圖圖7-2為大開(kāi)站破壞的縱向示意圖。⑴A區(qū)是一層標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)部分，此區(qū)域破壞嚴(yán)重，大部分中柱幾乎全部被壓壞。破壞斷面情況如圖7－3所示。地表發(fā)生沉陷，最大值達(dá)2.5m,頂板中心線兩側(cè)內(nèi)的縱向裂縫寬度達(dá)150～250mm。圖7-3破壞斷面情況(尺寸單位：m)a)柱10；b)柱24；c)柱31不管黎柱的賞上端食或下管端發(fā)把生破央壞，匠還是五兩端璃都破顫壞，覺(jué)其破接壞后德形狀森都像簽被壓解碎的岸燈籠伐一樣聞，軸岸向鋼崇筋呈青左右嗚大致莫對(duì)稱壩壓曲栽，其肌破壞調(diào)形式旺如圖7-盾4、圖7-磚5所示。圖7-肅4大開(kāi)愧車站20號(hào)中難柱破悼壞情室況圖7-習(xí)5大開(kāi)亮車站23號(hào)中紫柱破占?jí)那殓姏r⑵B區(qū)為嶺地下問(wèn)兩層姓結(jié)構(gòu)澆，破穗壞較秩輕，蝴靠A區(qū)2根，方靠C區(qū)1根中鴉柱破栽壞，撲剩下桌的3根只椒受到誰(shuí)輕微痛的損級(jí)壞。⑶C區(qū)的那結(jié)構(gòu)拴形式矛雖然狹與A區(qū)相授似，聲但破挪壞的該程度沙輕于A區(qū)。C區(qū)域密的中束柱在要下部肆發(fā)生隨剪切騰破壞幻玉和軸捷向鋼帶筋壓兔曲，藍(lán)使頂阻板下恐沉5c習(xí)m左右洪。⒉地革鐵區(qū)聞間隧界道的惱地震組破壞神戶們市盾畝構(gòu)法榜地鐵塵隧道帳地基貨為洪障積砂黎礫層爛，多極處有佛厚1～2m葉狀戀粘土昨?qū)?，門覆土烏厚9～14汗m。隧道咐為單產(chǎn)線并差列式倘，外嗓徑φ=6偽8獅00鋪mm，內(nèi)吃徑φ=5叉70閘0m紫m。頂圍進(jìn)的嫂初始50隸m采用行扇形鹿鑄鐵鼻管片鳴，剩芒余部夸分為叔扇形惑鋼筋丑混凝寧土管熄片，帶厚30化0m損m，寬90倒0m壩m，鋼薪筋混底凝土略管片6塊一午環(huán)。蹦二次慶襯砌炕只在倘管片廁內(nèi)噴章厚25栽0m卻m的混械凝土蹦。地震林后盾觀構(gòu)隧姿道很落快投懶入了延營(yíng)運(yùn)情，只承能從乖行駛堅(jiān)的電勇車內(nèi)交部用榜眼睛村檢查來(lái)其破辣損狀謙況，角隧道潑基本毫上無(wú)粥大的域損壞賤。⑴神涉戶市符地鐵駁區(qū)間暴隧道畢大部堤分為裙淺埋喊單層貝雙跨垃鋼筋艷混凝怕土結(jié)億構(gòu)，刺隧道競(jìng)斷面放為9～12弱m×膝6.蒼5m，覆轎土厚加度2～6m；⑵底緊板、虧側(cè)墻煎、中簽柱為豎現(xiàn)澆雹鋼筋呆混凝駐土結(jié)腔構(gòu)。盆中柱數(shù)斷面捏尺寸50鼻0m救m×足40價(jià)0m雷m，中拆柱間百隔為2～3m；中峽柱一浩般為夾勁性膊鋼筋葡混凝照土結(jié)宜構(gòu)；⑶破扯壞常露見(jiàn)形頁(yè)式為躁：側(cè)菌壁和哲上樓臂板交爆匯部談位剝停落，晶露出李鋼筋僚；中佳柱上伍、下濾部混厲凝土宋脫落刻，鋼遞筋扭來(lái)曲，駛甚至疾剪斷爺，隧恒道側(cè)顧壁縱襪向開(kāi)計(jì)裂滲裂漏水具，向影內(nèi)側(cè)通鼓出逐；⑷市謊營(yíng)地?zé)掕F區(qū)喝間隧置道受厘震害穗的情沾況如侍表7－7，地結(jié)震引另起淺躁埋矩尼形隧俊道中班柱受測(cè)損最軍常見(jiàn)薄。場(chǎng)所中柱受災(zāi)級(jí)別統(tǒng)計(jì)受災(zāi)程度簡(jiǎn)述IIIIIIIV合計(jì)板宿－新長(zhǎng)田44中柱混凝土破壞，部分分離，鋼筋露出長(zhǎng)田－上澤站6551374中柱混凝土破壞，部分分離，鋼筋露出。另外，一部分沿軸線的鋼筋脫離。車站的上部樓板、側(cè)壁等處裂縫產(chǎn)生上澤站－湊川公園15859中柱混凝土破壞湊川公園－大倉(cāng)山11大倉(cāng)山－縣廳站２２中柱混凝土破壞，部分分離，鋼筋露出。部分沿軸線的鋼筋彎曲與混凝土分離。車站的上部樓板、側(cè)壁等處裂縫產(chǎn)生(310m)三宮－新神戶2424中柱損壞合計(jì)712077175共1961根(無(wú)鋼管柱)市營(yíng)偷地鐵漂受災(zāi)傻情況凡表7-因7⒊輕闊軌高版架線慰的地削震破靜壞⑴19倡71年圣致費(fèi)南駕多地?zé)嵴穑∕6拘.6)蔽,19圾76年唐呆山地柜震（M7四.8)臂,19城89年美們國(guó)的礦洛馬·普里滅埃地本震（M7躁.2)，均粘為中腰等強(qiáng)坑度的蘆地震組，橋梢梁破攔壞卻臉十分谷嚴(yán)重瓶；⑵地買鐵輕撇軌線貼高架接橋受閉地震茅破壞齊的特遲征與諸一般疤橋梁樂(lè)地震濟(jì)破壞發(fā)相同頂；⑶地漁震中艱橋梁止支座炒的震糟害極屈為普皺遍貴，破喝壞的匠形式紹主要嘗表現(xiàn)弄為支倚座錨作固螺謹(jǐn)栓拔倘出剪選斷、幅活動(dòng)寶支座閣脫落屬或者駐支座頃本身永構(gòu)造慚上的振破壞沙等。二﹑抗震牛設(shè)計(jì)鎖方法⑴結(jié)朵構(gòu)的雷抗震狡設(shè)計(jì)薦分為長(zhǎng)兩大勉部分圾：抗哀震計(jì)咬算設(shè)蛙計(jì)和犯抗震迫概念漁設(shè)計(jì)導(dǎo)；⑵抗擁震計(jì)聽(tīng)算設(shè)楊計(jì)是眼對(duì)地水震作姨用效巾應(yīng)進(jìn)您行定襯量的綠設(shè)計(jì)擾；⑶抗赤震概煙念設(shè)激計(jì)則艙包括傅正確止的場(chǎng)象地選減擇，社合理生的結(jié)樹(shù)構(gòu)造貴型和叉布置息，正張確的橫構(gòu)造持措施鍵等。栽這種健思想扎方法悟同樣纖適合碧于地款下結(jié)翻構(gòu)設(shè)壘計(jì)；⑷由鏡于地肆震活蜘動(dòng)的告復(fù)雜拼性和頌不確看定性強(qiáng)，目告前要架使地何下結(jié)雁構(gòu)物芽具有狼盡可餃能好仁的抗接震性逮能，盆首先沒(méi)應(yīng)從屯大的聞方面歐人手暮，做浙好抗法震概項(xiàng)念設(shè)圖計(jì)。⒈刷擬靜刺力設(shè)哭計(jì)方真法⑴假駐定地露下或舌地面毒結(jié)構(gòu)碰為絕果對(duì)剛蟻體，柴地震若時(shí)它熔與圍報(bào)巖介慚質(zhì)一豆起運(yùn)墊動(dòng)，酬而無(wú)債相對(duì)閑位移熄；⑵結(jié)折構(gòu)物隙每一飯部分罰都有羅一個(gè)夠與圍倒巖介姑質(zhì)相執(zhí)同的傘加速冰度，辦取其寒最大杯值用壁于結(jié)籃構(gòu)抗堆震設(shè)考計(jì)；⑶把禍時(shí)刻豪變化冶著的捏振動(dòng)勺應(yīng)力赴狀態(tài)概假定餅為靜冤止的吃，將今地震宋對(duì)結(jié)聞構(gòu)作經(jīng)用假親設(shè)為示作用麗子構(gòu)額件重謹(jǐn)心處毯的等妥效靜卵載。式中：kh、ks——水平玩和垂距直地衰震作縮慧用系饑數(shù)，kv≈2艘kh刑/3；mi——第i個(gè)物免體質(zhì)幻玉量。水平憤力垂直左力η——依結(jié)漢構(gòu)力厚學(xué)性榆質(zhì)和甜質(zhì)量進(jìn)分布徑而定非；β——地震不作用本下結(jié)辜構(gòu)物碎震動(dòng)勝特征糞系數(shù)使；δ——與地密層堅(jiān)川硬程博度有布關(guān)的抽參數(shù)主。式中變：a——地震春烈度流因素悟，依塊所處皇地層艦的地概震動(dòng)鄉(xiāng)豐加速批度a及地提震危煤害系稱數(shù)Ｒ決定糖，例如博：設(shè)n＝50年，T＝0.苗55夸s，B＝0.毯6，假定容下η=渴1，δ=尋0.功3，R＝0.覆52，縱連波波壤速vp＞4.遭0k嬌m/枯s，可晴能的聚地震起烈度10度，番，，水焰平地鉤震系絨數(shù)，垂尸直地努震力濃系數(shù)逃為式中鑼：Ｂ——參數(shù)私，按水經(jīng)驗(yàn)黑估計(jì)陽(yáng)為0.歉6～0.竄8；Ｔ——地震港周期嘗。目前燥上海記盾構(gòu)碼隧道譽(yù)抗震屆設(shè)計(jì)攀接等利效靜暮荷載稀方法呀，其瞎垂直慣等效翠靜載唉系數(shù)式中訊：k0—標(biāo)準(zhǔn)辛地震情系數(shù)攝，按物地區(qū)責(zé)基本屑烈度衰定，7度時(shí)淚取為0.平1；γ1—重要鉆度修伴正系鉛數(shù)，棵取1.賴0；γ2—地層炕性質(zhì)奸修正壟系數(shù)守，軟壞地層淘取1.裂2；γ3—埋置詳深度矩影響似修正細(xì)系數(shù)撤，小甲于50倍m，取1.棟0。則式中哄：d——為圓夸形隧魚道內(nèi)刻徑；D—澡—圓形成隧道偵的外落徑。地震濾時(shí)橫只波與員隧道航縱向范正交饅或斜姑交，典縱波兩與隧掠道平唱行或蔥斜交板，均繞使隧巴道產(chǎn)愛(ài)生軸厚向的但技?jí)荷缱冃纬?，以這橫波帥產(chǎn)生閉的變險(xiǎn)形為襪主。帆在軟賭地層傷時(shí)橫唱波長(zhǎng)節(jié)可近患似取16菠0m，取撒半個(gè)筋波長(zhǎng)康的隧增道質(zhì)跪量參紀(jì)加作筆用，圈則隧占道的趁軸向倘拉力T（kN）為論：式中冠：W—膠—隧道辱每延羨米重多力（kN／m）平均冤拉應(yīng)王力一般疊當(dāng)橫業(yè)波與欺隧道撒成32o角入信射時(shí)拳，隧啞道將位產(chǎn)生柴最大蓬的彎惱曲變振形，案其最皮大應(yīng)訓(xùn)變?chǔ)螢椋菏街谐啵篖—坊—能產(chǎn)翁生最截危險(xiǎn)背影響話的波份長(zhǎng)（m），蒼可取原結(jié)構(gòu)絡(luò)物橫百向?qū)拰O度的6倍；A—施—上面苗相應(yīng)涌波長(zhǎng)L的振諷幅。⑴通罵過(guò)計(jì)蔬算可魚知，7度地總震作呀用對(duì)麻地下茂結(jié)構(gòu)晃設(shè)計(jì)育不起脅控制齒作用療，故腐抗震糕計(jì)算納的重與點(diǎn)應(yīng)字是加孝強(qiáng)構(gòu)俊造措固施；⑵對(duì)岡于隧跡道工存程，餓當(dāng)?shù)刂鹫鹆壹{度小鋒于7度時(shí)驗(yàn)，橫湊斷面鉆受載滾（地言震荷丙載的棵等效此靜載外）；臭地震秘波（愚主要倒是橫您波）伴與隧臣道軸賴線正臥交時(shí)偶，隧緒道縱蠻軸向陣?yán)瓑簼撟冃沃?；⑶與顧隧道閱縱軸搜線成32o角人切射時(shí)殖要進(jìn)竊行隧蜓道彎每曲變硬形計(jì)院算；⑷計(jì)灘算表嬸明當(dāng)蜂地震夜烈度緣瑞大于戴或等晨于7度，頂?shù)貙泳绕扑樽冢蜓闼淼罃[穿越傅幾個(gè)禁斷層兵時(shí)，掛必須氣采取疼一定仇的抗欣震措店施；⑸必摔須對(duì)巴隧道碑強(qiáng)度柳、穩(wěn)爐定性共，接傲縫的唇張開(kāi)濾度進(jìn)稱行地妻震力罵的核悼算。程隧道盆結(jié)構(gòu)漢必須塵進(jìn)行碑加固斯的地宏震烈栽度等邪級(jí)應(yīng)女依地?cái)n質(zhì)、淹埋深陳等因儀素加城以調(diào)融整；⑹在劉烈度牢大于暮等于8度地波區(qū)，串不管印隧道無(wú)經(jīng)過(guò)堆的地捉層情淹況如屋何，籠隧道糕襯砌豪必須肺進(jìn)行扯構(gòu)造效加強(qiáng)孟和加性固；⑺為垂防止托滑坡殘，進(jìn)源出口薯處的卸正面展斜坡箭及邊所坡上切弧面卷，必滅須加紛以清負(fù)理。教進(jìn)出刮洞洞坊口必葉須用音鋼筋錘混凝昆土修張建。⒉得反應(yīng)設(shè)普理?yè)湔撌街袛。篎ij——第j振型i質(zhì)點(diǎn)皺水平猾地震顆作用稼標(biāo)準(zhǔn)林值；aij——相應(yīng)捏于第j型的及地震秘影響河系數(shù)搜，按同近震肺、遠(yuǎn)駁震、之場(chǎng)地材類型伏和結(jié)曲構(gòu)自搖振周禮期，覺(jué)依圖7－6采用刷，其宰下限違不應(yīng)桃小于凱最大催值的20％；截竄面抗采震驗(yàn)拋算時(shí)割，水手平地捆震影享響系到數(shù)按進(jìn)表7－8，表7－9采用董；xij——j振型i質(zhì)點(diǎn)紫水平液相對(duì)產(chǎn)位移沙；yj——第j振型犁的參尊與系撥數(shù)。（7-里8）按照嘉反映蹄譜的媽理論喊，單陵自由兆度彈綠性體有系結(jié)市構(gòu)的鈔地震形作用僅可以浴表示大為：a:地震鼻影響牧系數(shù)亡；ama陽(yáng)x:地震晴影響過(guò)系數(shù)言最大陶值；T:結(jié)構(gòu)陽(yáng)自振熱周期腿；Ts:特征傲周期藍(lán)，根掌據(jù)場(chǎng)雷地類霞別和部近震渾、遠(yuǎn)第震，尋按表7－9采用莫。圖7-災(zāi)6地震丈影響餅系數(shù)翻曲線烈度6789amax0.010.080.160.32近、遠(yuǎn)震場(chǎng)地類別IIIIIIIV近震0.200.300.400.65遠(yuǎn)震0.250.400.550.85截面約抗震得驗(yàn)算機(jī)的水拔平地?cái)_震影控響系拖數(shù)最粗大值廊表7-籮8特征帳周期(s擱)表7-憲9⒊時(shí)展程分違析方棚法⑴對(duì)姨于重通要的找地下抬結(jié)構(gòu)腹，采勻用地凡震記錯(cuò)錄時(shí)奸間歷貫程輸遞人，按直接壘求解囑結(jié)構(gòu)婆體系寫運(yùn)動(dòng)丙微分凈方程捷的時(shí)征程分腿析法頁(yè)，又擁稱逐灰步積瞇分法朝；⑵采改用時(shí)閘程分坐析方紐奉法時(shí)捐，宜直按設(shè)探防烈賊度、適近震拳、遠(yuǎn)講震和律場(chǎng)地焦類別這選用授適當(dāng)嗽數(shù)量元實(shí)際嗓強(qiáng)震牢記錄酷或人底工模誘擬的睬加速揮度曲張線作勞為結(jié)隨構(gòu)的授輸人敲地震滾，并貪對(duì)計(jì)何算結(jié)棒構(gòu)進(jìn)需行統(tǒng)晶計(jì)分鋒析；⑶進(jìn)域行結(jié)米構(gòu)的玻強(qiáng)度鹽和變湯形驗(yàn)舞算，唇把“依小震爪不壞悶，大揚(yáng)震不贊倒”枕的設(shè)勉計(jì)原危則具貫體化只，規(guī)盛范化凱；⑷以結(jié)確構(gòu)在魚地震功作用失下的壘破壞榜機(jī)理島的研忙究成喘果為嚇基礎(chǔ)吉，在后結(jié)構(gòu)被抗震查中充聰分考設(shè)慮振借動(dòng)幅腎值、收頻譜巧和地徐震動(dòng)固持續(xù)面時(shí)間造對(duì)結(jié)偉構(gòu)的瓦破壞容作用步，來(lái)此判斷孤結(jié)構(gòu)睛的安鄭全度嘆。三﹑地震遞構(gòu)造粒措施⑴籠震害堆主要陣分為諸兩類街，一量類是嬌由振猶動(dòng)破有壞造葵成的注，地編震作凍用使薦結(jié)構(gòu)串物產(chǎn)文生慣建性力翼，附粱加于逝靜荷牛載之倦上，衡最終偏導(dǎo)致趙總應(yīng)厭力超鴨過(guò)材拜料強(qiáng)歉度而昌達(dá)到等破壞氧狀態(tài)腿。減英輕這頸一類姜震害掀的措擋施是拾加強(qiáng)柜結(jié)構(gòu)榜的抗左震能瘡力，鎮(zhèn)在改撤善結(jié)懂構(gòu)幾旬何形皂狀、的強(qiáng)度艇。剛規(guī)度、龍延性銷和整含體性廚上想印辦法眼。⑵云另一慎類震優(yōu)害是頸由地掌基失細(xì)效引賠起的蘇。也呢就是犬說(shuō)結(jié)躬構(gòu)本咸身具湊有足維夠的威抗震寬能力堂，振抓動(dòng)作珠用下之本來(lái)停不致陷破壞有，但脈是由輕于地?；吝@陷、滿失穩(wěn)度等原口因?qū)僦陆Y(jié)竹構(gòu)開(kāi)繼裂，腔傾斜孩（傾梁倒）譯、下恐沉，獵或者鎖使結(jié)銷構(gòu)損逐壞、腦結(jié)構(gòu)家不能目正常災(zāi)使用籍。為冊(cè)了減香輕這結(jié)類震日害，夕有效織的措拐施是堵通過(guò)非各種援方法燭加固補(bǔ)地基搜（或網(wǎng)