软土地铁车站抗浮梁抗震性能有限元分析(2) - 岩土工程学报杂志社投稿_期刊论文发表|版面费|电话|编辑部|论文发表- 岩土工程学报

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软土地铁车站抗浮梁抗震性能有限元分析(2)

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建模结果中的模型正视图、车站主体结构图分别如图2～3所示.

图2 模型正视图Fig.2 Front view of the model

图3 车站主体结构图Fig.3 Main structure of the subway station

2.2 计算参数

模型材料参数如表1所列.

表1 材料及土层物理力学基本参数表Tab.1 Basic Mechanical Parameters of Materials and Soil Layers项目弹性模量/GPa泊松比容重/(kN/m3)粘聚力/kPa摩擦角/(°)地下连续墙──抗浮梁──主体板墙顶板──中板──底板──侧墙──立柱──土层1110××………………12-160×

地基反力系数为：水平向：坑底以上取10 MPa/m；坑底以下取20 MPa/m；垂直向：30 MPa/m.各土层固有的阻尼系数根据土性参数计算出均值为Cp=288.43 kN·Sec/m3，Cs=145.36 kN·Sec/m3,各土层的阻尼系数计算表如表2所列.

2.3 边界条件及地面荷载

模型四周为法向约束，顶面取至地表为自由面，底面为垂向约束，两侧采用粘性边界条件；地下连续墙与主体受力结构、混凝土结构与周围岩土之间的界面，均采用虚拟接触单元，接触面只能受压，具有拉力截断的特性[13],以此来模拟结构与结构间、结构与岩土间不协调变形甚至错动开裂的特性，如图4所示.地面超载取为20 kPa.

表2 各土层阻尼系数计算表Tab.2 Calculation of soil layers damping factors项目弹性模量/kPa泊松比容重/(kN/m3)变形模量/kPa剪切模量/kPa阻尼系数/(kN·Sec/m3)阻尼系数/(kN·Sec/m3)土层1110 000.00. 285.713 571..7283. 188.204 089..6188. 636.904 937..6398.81…………………… 799.0923 064...00 799.0923 064...30均值288..36

图4 接触单元示意图Fig.4 Contact unit diagram

2.4 地震波的选取

地铁5号线车站的场区基本烈度为7度，地震动峰值加速度取0.15g.根据地震烈度法，选取地震烈度方法-等级-类型III标准地震波[14]，峰值取0.143 1g，持续时间为49.96 Sec.地震波如图5所示.

3 数值分析结果

3.1 特征值分析结果

经分析计算获得模型特征值如表3所列.

3.2 地震作用动力分析结果

3.2.1 整体变形及位移

经计算，在地震作用下地层、结构、地下连续墙发生的最大正负位移图如图6～11所示，图中结构变形显示的是放大100倍后的效果.

图5 地震烈度方法-等级-类型III标准地震波Fig.5 Seismic intensity method-level-type III standard seismic waves

另外分别计算车站结构在时程为1 s、10 s、20 s、30 s、40 s、50 s的不同时刻下地下连续墙-结构发生震动的情况，以便分析其在震载作用下土层及结构随时间变化的位移规律，如表4所列.

由上表数据可以看出，地震作用情况下结构的位移还是以整体位移为主，地层、结构、地下连续墙、抗浮梁的最大正位移在85.55～87.75 mm之间，最大负位移在-103.43～-100.62 mm之间.在地质分层明显的土体中，由于土体弹性抗力系数的不同，对受力结构的约束作用大小也不尽相同，结构除发生上述的整体位移之外，还发生了一定的不均匀变形，这些不均匀变形将导致结构发生一定的扭转，从而在结构的内部产生剪扭作用.

表3 模型特征值Tab.3 Eigenvalue of the model振型号频率/(rad/s)频率/(r/s)周期/s误差/s12.340 3270.372 4752.684 .480 6250.553 9591.805 .660 830.582 6391.716 .014 4620.638 9211.565 1380

图6 地层最大正位移包络图Fig.6 Maximum positive displacement envelop graph of the stratum

图7 地层最大负位移包络图Fig.7 Maximum negative displacement envelop graph of the stratum

3.2.2 结构变形分析

在车站结构相应的分析位置上结构所发生的位移如图12所示，从图中可以看出在结构的顶板处位移最大，最大值为0.086 3 m；底板处较小，为0.077 1 m.如图13所示为顶板及底板角点水平位移曲线，最大负位移值为-0.093 m.

另外计算表明，地下车站结构顶板与底板在震动作用下发生的水平位移值，顶板处最大值为86.4 mm，最小值为-90.3 mm；底板处最大值为77.2 mm，最小值为-85.4 mm.

图8 结构最大正位移包络图Fig.8 Maximum positive displacement envelop graph of the structure

图9 结构最大负位移包络图Fig.9 Maximum negative displacement envelop graph of the structure

图10 地下连续墙最大正位移包络图Fig.10 Maximum positive displacement envelop graph of the underground diaphragm wall

图11 地下连续墙最大负位移包络图Fig.11 Maximum negative displacement envelop graph of the underground diaphragm wall

表4 位移统计表Tab.4 Displacement statistics mm位置位移最大正位移最大负位移地层结构地下连续墙抗浮梁

文章来源：《岩土工程学报》网址: http://www.ytgcxb.cn/qikandaodu/2021/0720/699.html