Word版本，下載可自由編輯埋深對地下結構地震液化響應的影響下面是我給大家帶來關于埋深對地下結構地震液化響應的影響，以供參考。

應用非線性液固兩相體動力有限元辦法討論飽和可液化土中地下結構在水平地震作用下埋深的響應。分析了地震液化狀況下地下結構埋深對于結構上浮、加速度、水平位移以及響應結構內力的影響,研究了非液化土中地鐵地下結構地震響應隨埋深的影響。結果表明,埋深的增強可以削減地鐵地下結構因為土體液化所導致的結構上浮;同時,雖然地下結構地震作用所導致的內力隨著埋深的增強有小幅度的升高,但因為深埋地鐵地下結構的強度往往比淺埋的為高,因此在相同水平地震的作用下,淺埋地鐵結構可能越發危急。

在地震作用下,地下結構在不同埋深狀況下的地震響應不同,而位于飽和可液化土中的地下結構,因為地震液化的作用,其在不同埋深下的響應越發復雜。對于埋深影響的討論,目前基本局限于非液化土中的地下結構[1],而對于飽和可液化土中的大型地鐵地下結構的討論目前尚為空白。本文在文[2]的基礎上,應用非線性固液兩相體動力有限元辦法,以地鐵車站為例討論在水平地震作用下地下結構在不同埋深下的地震液化響應。作為比較,本文還將分析在非液化土中地鐵地下結構地震作用的埋深影響。利用計算分析,解釋了地下結構的計算地震內力隨埋深略有增強,而其震害往往隨埋深增大而減小這一貌似沖突的現象。

1有限元模型

本文所采納的有限元模型與文[2]所采納的模型類似。分析所用軟件為非線性液固兩相體動力有限元軟件DIANA-SWANDYNEII[3]。假定土體為飽和松砂,砂土的動力特性應用Pastor-ZienkiewiczIII廣義塑性模型模擬[4],所采納的模型參數見表1[5]。飽和土與地下結構的接觸面應用可模擬滑移、脫開以及閉合等非線性特性的薄層滑移單元模擬,其本構特性遵從Mohr-Coulomb破壞準則,模型參數如表1所示。假定地下結構的材料為線彈性,彈模為3.0×107kPa,Poisson比為0.2。

計算模型的尺寸為300m×70m。共討論了4種不同的埋深:4m、7m、10m和13m。為了具備可比性,各個模型的網格除了地下結構的位置不一樣以外,其他徹低全都。飽和土體中的固相與液相為8—4組合的平面應變等參元,滑移單元也用8—4組合的平面應變等參元舉行模擬,而地下結構的有限元為8結點固體等參元。舉行非液化土分析時,模型的網格與耦合分析的網格全都,只是在同一位置的單元為8結點等參固相單元。模型的底部邊界為剛性邊界,側面邊界為捆綁邊界,即左右邊界相同標高點的位移全都。

地震波由模型底部以水平剪切波的形式輸入,所用的地震為折減的1995年神戶地震的東西重量,地震持續時光t=30s,地震的峰值強度折減為0.3g,周期特性保持不變。

土體的阻尼除了動力本構模型所模擬的滯回阻尼以外,考慮5%的Rayleigh阻尼;地下結構的阻尼為5%的Rayleigh阻尼。4個模型的Rayleigh阻尼是全都的。

在動力分析之前,舉行靜力分析,獲得地下結構及土體在自重作用下的應力及靜水壓力,作為動力分析的初始條件。舉行靜力分析時,忽視施工等因素的影響,也沒有考慮地下結構所受的其他荷載。

2埋深對上浮響應的影響

地鐵地下結構在地震液化作用下的上浮響應是一種嚴峻的破壞,必需實行措施予以控制。下面研究埋深對于地鐵地下結構上浮響應的影響。

在不同埋深下,地鐵車站上浮的比較。地鐵上浮隨時光的變化趨勢基本相像,但隨著埋深h的增大,結構的上浮量d顯然削減。上浮量d與埋深h基本成線性關系,在埋深為4m時,上浮量達44cm,而埋深為13m時,上浮量才17.6cm。

這個結果說明,埋深對于緩解地震液化的上浮破壞是有很大協助的。其緣由是因為土層的液化程度隨著深度的增強而減小,從而削減因為土體液化而導致的上浮量。地鐵車站中軸線正下方4.9m處不同埋深的歸一化超靜水壓u/σ′v0的時程曲線,可以看出該處土體的液化程度隨著埋深的增強而削減。

3結構的加速度與水平位移

在地震液化狀況下,地下結構上的加速度與水平相對位移受埋深的影響不大。地鐵頂部中點的最大加速度amax與埋深h的關系;所示為地鐵左側墻頂板位置與底板位置之間的最大相對位移可以看出,隨著埋深的加大,水平相對位移與加速度都有一定的增強,但幅度不大。

4結構內力

本文所舉行的分析為平面應變分析,因此所討論的內力為分析平面內的內力沒有考慮地鐵縱向的內力。因為本文地下結構用實體單元舉行模擬,其內力由位移結果間接得到,所采納的辦法參見文[2]。地鐵車站結構最大內力浮現于結構構件的交接處。

地鐵車站一些部位的最大彎矩Mmax,最大軸力Nmax和最大剪力Qmax。為了能夠清晰的了解埋深對地震作用的影響,單純地震作用與地震與靜力共同作用所導致的內力比較。

地鐵車站右側墻中在靜力與地震共同作用下的彎矩隨著埋深的增強而顯然加大,但是地震作用所導致的彎矩增強很少;地鐵車站底板的軸力也有類似于側墻彎矩的趨勢,在地震作用下,底板軸力增強的趨勢不顯然;左側墻的在地震作用下的剪力與埋深基本沒有關系,而靜力與地震共同作用導致的剪力隨著埋深的增強顯然升高。在靜力作用下,中柱的剪力和彎矩為零;而在地震作用下,中柱的剪力隨埋深的增強基本不變,而彎矩也惟獨很小的增幅。本文沒有給出其他位置的內力,但它們也有類似的現象。

5非液化土中地鐵車站的地震響應

作為比較,本文還討論了非液化土中地鐵車站結構，地震下的動力響應。所討論的埋深也是4m、7m、10m和13m。

可以看出,在地鐵車站左側下部的土體加速度隨著埋深的增大而增大,增大幅度較大;而左側上部的土體加速度隨著埋深的加大而減小,但減小的幅度較小。因為作用于地鐵車站的動土壓力源于土體的加速度,其隨埋深變化趨勢也是如此。這個計算結果與文[1]的試驗結果是吻合的。

非液化土地鐵車站結構最大內力浮現的位置也是結構的交接處。地鐵車站右側墻的最大彎矩Mmax與中柱最大剪力Qmax隨埋深的變化。隨著埋深的增強,靜力與地震共同作用導致的內力呈升高趨勢;假如扣除靜力的作用,地鐵結構的動內力也有一定幅度的升高。與飽和可液化土中的地鐵車站結構的內力比較,非液化土中的內力更大。但是這并不能說明在可液化土中的地鐵結構更平安,由于在可液化土中的地鐵結構會浮現因為液化而導致的破壞,如上浮。

6研究

在地震作用下,地鐵車站結構因為地震與靜力共同作用所導致的內力大都隨著埋深的增強而加大,其中由地震所致的內力,有些也會有一定程度的升高。但是,在地下結構的設計中,假如埋深較大,結構的強度也會增強,因此埋深大的地下結構極有可能更不簡單破壞。在地鐵結構關鍵部位地震所致內力與地震和靜力共同作用所致內力的比值r?？梢钥闯?這比值隨著埋深的增強而顯然減小。這說明,地鐵地下結構埋深大時的平安度有可能更高。而地鐵結構破壞的現場實例說明,因為中柱在剪力及彎矩作用下的破壞而造成頂板坍塌是地鐵車站結構破壞的主要形式之一[6]。在飽和可液化土中,中柱的動內力與埋深關系不大,但埋深大的地鐵車站中柱強度會更高,因此,埋深淺的地鐵車站結構破壞的可能性更大。在非液化土中,地鐵車站中柱的剪力有一定幅度的升高(彎矩也有類似趨勢),但是假如考慮深埋地鐵車站中柱強度遠大于淺埋的中柱強度,淺埋的地鐵車站中柱還是有可能更簡單破壞。

本文只考慮地下結構在水平地震作用下的動力響應,未考慮地震所致面波的作用。假如考慮這種因素,淺埋地下結構的破壞可能會越發嚴峻。

7結論

本文討論了不同埋深下地鐵地下結構的地震液化響應,作為比較,也分析了非液化土中地鐵結構地震響應與埋深的關系。按照分析的結果,可以得到下列結論:

1)埋深的增強可以削減地鐵地下結構因為土體液化所導致的結構上浮。

2)在水平地震的作用下,可液化土中的地鐵地下結構地震作用所導致的內力隨著埋深的增強有小幅度的升高,或者基本不變。

3)在水平地震的作用下,非液化土中地鐵地下結構由地震所致內力隨著埋深的增強有一定幅度的升高。

4)因為深埋地鐵地下結構的強度往往