场地类别对地铁地下车站结构地震反应的影响规律

以南京地铁建设为工程背景,根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)中场地类别的分类方法,保持场地覆盖层厚度不变,通过改变场地等效剪切波速,设计出典型的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类工程场地类别.采用大型有限元分析软件ABAQUS,考虑土体与混凝土的非线性以及土与结构接触非线性,研究地铁车站在规范规定的不同场地类别条件下地下结构的层间位移和位移角反应特征以及结构关键部位的应力反应特征.结果表明:不同场地类别对地铁地下车站结构地震反应的影响规律和影响程度有所不同.总体来看,在较差场地类别条件下,基岩输入峰值加速度峰值对层间位移角幅值的影响程度较大,且对车站结构下层层间位移角幅值的影响更大.在本文所有的输入地震动强度条件下,Ⅱ类场地下地铁车站结构基本处于弹性工作状态,而Ⅳ类场地下地铁车站结构在中小地震发生时层间位移角很容易进入整体弹塑性工作状态.同时,场地类别越差,车站结构整体残余变形越容易发生,造成结构的残动内力也迅速增加.     

地铁风道近接下穿既有地铁车站引起的结构变形

为保证北京某新建地铁风道工程近接施工安全,借助FLAC3D软件对该风道CRD工法的施工过程进行动态数值模拟。计算模型为地层结构模型,土体材料模型采用摩尔-库仑准则。结果表明:既有地铁车站最大沉降量为2.54 mm,发生在该车站东南出入口及风道结构转接的位置,车站与出入口的连接处最大沉降量为0.63 mm。靠近新建地铁风道开挖一侧的既有车站出入口侧墙最大水平位移为0.49 mm,车站与出入口连接处的纵向最大水平位移为0.28 mm。新建地铁风道工程对既有地铁车站整体结构变形影响较小,既有车站最大沉降量及轨道最大差异沉降值均在安全范围内。该研究为地铁工程的设计与施工提供了有益参考。     

含倾斜砂土夹层的人工岛地震液化灾害分析

强地震易造成地基中倾斜砂土夹层液化后产生永久变形和位移,并诱发流滑现象,进而对上部结构产生严重破坏.基于FE-FD耦合有限元方法,综合考虑倾斜砂土夹层的坡度、厚度、埋深以及海水水位因素,对某近海人工岛二维结构模型进行了数值模拟分析.结果表明:砂土层的坡度、厚度、埋深以及水位因素对人工岛的地震液化灾害有着不同程度的影响,其中坡度的影响最显著,而水位的影响最不明显,特别是水位对超孔隙水压力增长的影响非常小.人工岛的侧向扩展是在地震过程中饱和倾斜砂土夹层完全液化被触发后才得以发生,而且是在地震作用过程中某段时间内沿液化层斜面的有限滑动,其灾害程度比水平砂土层液化造成的破坏要大得多,而且易造成岛体不均匀沉降,对护岸造成严重破坏.该分析结论可为近海岸工程地震液化灾害评价分析提供参考依据.     

远场地震动作用下地铁车站结构动力响应分析

基于ABAQUS有限元软件,针对深软场地条件,建立了土-结构动力相互作用模型。利用Python二次开发程序实现了黏弹性边界的自动施加。考虑远场大震波及人工波的不同频谱特性,对典型两层三跨地铁车站结构动力响应进行了研究。结果表明:车站结构动力响应受输入地震动的峰值加速度及频谱特性影响明显,结构在不同地震波作用下关键部位的内力及位移变化趋势一致。大震远场波作用下和人工波作用下的车站相对位移曲线形状有差异。对于典型的框架式地下车站而言,中柱的内力反应最大,为最不利受力构件,设计时应重点考虑。深软场地对地震波具有低频放大、高频滤波的效果,远场大震波中的低频含量丰富;与人工波作用相比,车站关键位置地震动峰值加速度(PGA)增大明显。     

北京某地铁车站不同排烟方案的数值分析

地铁车站由于其结构的特殊性,一旦发生火灾,如不采取有效的消防安全措施,火灾中产生的烟气和热量极容易造成大量的人员伤亡.文章对北京地铁某车站在发生火灾的情况下自然排烟和机械排烟两种排烟模式的有效性进行了数值分析.结果表明:无组织的机械排烟并不能创造出利于人员疏散的安全环境,且风机的排烟效率也大为降低,进行有组织的机械排烟是提高风机排烟效率和创造安全疏散环境的有效手段.     

考虑液化场地效应的地下结构侧向变形研究

针对液化场地侧向变形对地下结构的作用效应,建立土-地下结构体系的简化力学模型。考虑地下结构的非线性变形效应,地下结构弯曲变形效应采用三折线模型,土-地下结构的相互作用采用理想弹塑性模型,由此得出液化场地中地下结构侧向变形的解析解,并通过规范提出的反应位移法对解析解进行验证,证明了解析解的可靠性和有效性。结果表明：当Ug较小时,解析解与反应位移法计算得出的结果吻合程度较好;当Ug较大时,解析解与反应位移法结果沿深度的变化趋势一致,但解析解大于反应位移法的计算结果。不同上覆土层厚度对地下结构的影响不同,地下结构的弯矩在液化层与非液化层的交界面附近达到最大,并且其位置随着上覆层厚度的增加逐渐下移。     

地铁车站人员疏散模拟试验研究

地铁作为大型城市的首要交通工具,有效地解决了城市的拥堵问题,但由于其内部空间封闭,客流量大人员密集,一旦发生火灾,安全疏散成为一大难题。该文利用Pathfinder人员疏散仿真平台,结合实际轨道交通车站模型,对车站的建筑结构、疏散参数等进行设置,建立不同的地铁站疏散场景。综合考虑人群的性别分布、年龄分布等因素,对疏散模拟整个过程进行计算分析,研究了人员在地铁车站安全疏散的特性。     

缓倾斜煤层导水裂隙带发育规律研究

为了研究缓倾斜煤层上覆岩层导水裂隙带在走向方向和倾向方向上的发育规律,采用理论计算与FLAC3D数值模拟相结合的方法对缓倾斜煤层上覆岩层导水裂隙带的空间发育特征进行了深入研究.结果表明:随着工作面的推进,导水裂隙带在采空区域上方边界15 m范围内,扩展速度较快;在工作面推进至120 m时,达到最高值;缓倾斜煤层上覆岩层...     

不同类别场地大型异跨地铁地下车站结构地震反应分析

场地类别对地下结构的地震反应具有重要影响,随着地下结构横截面尺寸及其复杂程度的增加,这一影响将愈发显著.针对现有异跨地铁车站结构的特殊性,以苏州地铁工程建设为背景,通过对不同类别场地土-异跨地铁车站相互作用的120个静动耦合整体有限元数值模型结果进行分析,研究了场地类别和地震动特性对此类复杂截面地下结构地震反应的影响规...     

青岛地铁隧道某车站开挖数值模拟分析

结合青岛地铁某车站的实际资料,采用三维数值模拟的方法,运用ansys数值模拟软件,模拟实际车站的分步开挖过程,分析城市地铁开挖引起的地表沉降的一般规律,揭示地表的沉降和变形形式。模拟数据与实际监测数据做对比分析,可以对为未挖到的地区的地标沉降做出预测,为工程施工方案制定提供了参考依据。     

缓倾斜多煤层顶板岩体变形移动特征数值模拟

针对某缓倾斜多煤层复杂的采矿地质条件,运用有限元软件进行三维数值计算分析,建立三维地质概化模型时考虑了断层的影响,对不同开采条件所引起的煤层顶板岩体移动和地表沉陷进行了数值计算.得到不同开采条件下地表、煤层顶板基准点的下沉移动分布曲线,煤层顶板基准点的最大、最小沉降、沉降差,以及煤层开采后顶板的主应力、剪应力值.研究结果表明:同时回采3101、3102工作面和错时开采3101或3102工作面引起的地面最大沉降和沉降差均变化不大,分别为520 mm、498 mm、515 mm及59 mm、78 mm、81 mm.该矿开采区域缓倾斜煤层引起的地表变形状况提供定量依据,为缓倾斜煤层以及类似条件下中小矿山合理、安全、经济的开发提供参考.     

地铁车站端头井顶板结构不同模型的内力比较分析

为了解决按平面简化设计并不能完整的真实的反映结构的受力情况,文章通过对车站盾构井的空间模型与相应的平面模型进行横断面及纵断面数值模拟计算比较分析,指出横断面方向:平面模型计算跨中数值偏大,端部支座稍微偏小,顶纵梁支座数值偏大。纵断面方向:平面模型中双侧顶板三边固支工况下跨中数值偏小,端部支座偏大。根据计算结果,得出横断面方向受力采用断面计算是可行的,但是较实际受力保守;纵断面方向需要考虑双向板受力。建议采用理正工具箱三边固支情况计算,但需要对计算结果进行调幅。     

某城市地铁车站风井结构分析

文章以某城市地铁车站风井为例,建立结构平面应变分析有限元模型,对结构的应力、位移、变形和内力进行结构计算,得出结构的强度安全系数及结构裂缝宽度,确定和验证了支护方式.用有限元数值方法对风井结构模拟计算能较真实地反映结构的内力和变形情况,可以用于对结构安全性能进行评价,为类似结构设计提供科学依据.     

地铁车站深基坑围护结构变形规律监测

以西安地铁2号线北大街地铁车站北区深基坑工程为依托,完成了深基坑围护结构现场监测方案设计重点分析了桩身水平变形规律、锚索受力特点、钢支撑轴力分布规律结果表明,桩身水平位移,特别是桩顶水平位移,能直接反映围护结构变形特性,是围护结构安全状况的重要指标钢支撑对深基坑变形有明显的限制作用     

双层预应力大跨度地铁车站结构震害模拟与分析

以箱型双层预应力大跨度地铁车站开发为研究背景,采用动塑性混凝土损伤本构模型,用拉压损伤因子描述混凝土在循环荷载下的非线性与疲劳性能,综合考虑了震前土-结构自重应力、钢筋混凝土预应力和地铁车站结构的阻尼效应,对土-地铁结构相互作用系统地进行了地震过程的非线性数值模拟.分析了震害发生时大跨度预应力地铁车站结构的破坏过程、破坏形式和抗震薄弱位置.结果表明:地铁车站侧墙底部外侧首先产生裂缝,之后顶板中板在与侧墙连接处、跨中底部等位置出现裂缝,并迅速开展,部分位置甚至形成贯通裂缝;其中靠近底板位置处的侧墙外侧易产生竖向拉压破坏,顶板和中板的跨中及板在与侧墙连接处易产生水平向拉压破坏;侧墙与顶板底板连接处交替出现剪应力集中.靠近底板处的侧墙外侧与顶板在与侧墙连接处上侧位置破坏时间早,因而是影响框架安全的关键部位.     

明挖地铁车站对邻近管线安全性分析及控制措施研究

地铁车站明挖施工中会打破原有岩层状态而影响邻近管线安全性,为控制地铁的明挖施工导致邻近管线变形,结合福州某工程案例,利用两阶段法及整体数值分析法,研究明挖动土对邻近管线的影响.结果表明:本文的两阶段分析简化公式及整体数值分析法的精准性与实际监测相吻合,即随着地铁基坑开挖,距车站边缘8—10 m位置出现较大沉降,且横向位...     

地铁车站深基坑拉槽分层开挖稳定性分析

针对地铁车站基坑开挖体量大、施工空间狭小、施工工序繁多,传统基坑开挖方法效率低的问题,提出拉槽分层开挖方法.结合乌鲁木齐地铁 1 号线某车站施工,采用数值模拟计算方法对比分析拉槽分层开挖方法与传统基坑开挖方法在施工过程中的基坑的稳定性,说明拉槽分层开挖方法的可行性.同时,结合该车站施工现场监测结果对拉槽分层开挖方法进行验证.结果表明:拉槽分层开挖方法可以保证车站基坑开挖的稳定性,且在施工组织管理和施工效率方面优势明显,可为类似工程提供参考.     

复杂外部条件下地铁车站结构方案探讨

日益复杂的地铁建设外部条件使得常规的地铁车站结构型式在工程应用中遇到挑战,结合近年来参与的地铁车站结构方案设计研究成果,介绍了复杂外部条件下的地铁车站结构方案及工程应用.主要包括:基于双线盾构隧道扩挖建造的地铁车站、基于大直径盾构隧道扩挖建造的地铁车站、穿越桥区分离式车站、穿越铁路站场和城市重要交通干道道口的组合式车站,以及预制装配式车站.适用于存在车站与区间隧道协调困难、车站赋存的外部条件复杂等问题的地铁车站结构型式设计中.     

软土场地中地铁地下车站对邻近高层建筑地震加速度响应的影响

基于典型的南京软土场地条件,建立地铁地下车站—土体—高层建筑系统二维非线性有限元分析模型,研究了两层三跨岛式地铁地下车站结构对邻近高层建筑地震加速度反应的影响规律.结果表明:地铁地下车站使高层建筑与地表接触位置的地表加速度反应动力系数!谱谱值在周期0.5~3 s范围有所增大,建筑各层的峰值加速度反应基本上均有所增大,局部楼层的峰值加速度反应增大达43.7%.随高层建筑与地铁车站间距的增大,该影响逐渐减小.若高层建筑分别采用桩基础/筏板基础,间距与地铁地下车站宽度之比D/B≥1,而D/B≥0.75时该影响可以忽略.