地下結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)規(guī)律和抗震設(shè)計(jì)方法研究

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1、圖書分類號(hào)：P315工學(xué)博士學(xué)位論文*地下結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)規(guī)律和抗震設(shè)計(jì)方法研究鄒炎中國地震局工程力學(xué)研究所中國?哈爾濱二零一五年五月獨(dú)創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研宄所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的科研成果，也不包含為獲得中國地震局工程力學(xué)研究所或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。對本文的研宄作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均己在文中以明確方式標(biāo)明并表示謝意。本人完全點(diǎn)識(shí)到本聲明的法律貴任由本人承擔(dān)。論

2、文作者簽名^簽字hi期：)〇!dI學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本人完全了解中國地震/n)工程力學(xué)研宄所有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留或向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版’允許論文被查閱和借鬩；本人授權(quán)中國地震局工程力學(xué)研宄所可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文和匯編本學(xué)位論文，允許被查閱和借閱。(保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)書)論文作者簽名:導(dǎo)師簽名:簽字日期：1容-寧mh.7/圖書分類號(hào)：P315單位編碼：85406學(xué)

3、號(hào)：2012102工學(xué)博士學(xué)位論文地下結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)規(guī)律和抗震設(shè)計(jì)方法研究博士研究生：鄒炎導(dǎo)師：景立平研究員申請學(xué)位級(jí)別：工學(xué)博士學(xué)位學(xué)科：土木工程專業(yè)：巖土工程研究方向：地下結(jié)構(gòu)抗震中國地震局工程力學(xué)研究所中國·哈爾濱二零一五年五月Doctor'sDegreeThesisStudyonSeismicResponseLawsandSeismicDesignMethodsofUndergroundStructuresMasterCandidate:ZOUYanTutor:Prof.JINGLi-ping

4、Subject:CivilEngineeringSpecialty:GeotechnicalEngineeringResearchField:UndergroundStructuresInstituteofEngineeringMechanics，ChinaEarthquakeAdministrationHarbin·ChinaMay,2015摘要摘要隨著城市軌道交通系統(tǒng)尤其是地鐵的大規(guī)模建設(shè)，城市軌道交通系統(tǒng)的安全問題已經(jīng)成為重中之重。地鐵系統(tǒng)要在非常長時(shí)間的運(yùn)行周期保證安全，就必須具有良好的抗震

5、性能。對于地下結(jié)構(gòu)抗震問題，模型試驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算是必不可少的兩種研究手段，合理且簡便的抗震設(shè)計(jì)方法是研究所要達(dá)到的目標(biāo)，而地下結(jié)構(gòu)周圍土體材料的非線性動(dòng)力本構(gòu)模型是研究中的難點(diǎn)。本文對地下結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)規(guī)律和抗震設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了深入研究，取得了如下研究成果：1.土的本構(gòu)模型根據(jù)Hardin和Drnevich提出的土體動(dòng)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線以及其在非等幅往返荷載作用下的Pyke修正，結(jié)合Dafilias和Popov等人提出的邊界面理論，構(gòu)造了基于Hardin曲線的土體邊界面本構(gòu)模型，并在ADINA中利用自定

6、義材料的二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)了該本構(gòu)模型。2.二維有限元?jiǎng)恿τ?jì)算采用Opensees對飽和砂土場地的地震反應(yīng)進(jìn)行了非線性動(dòng)力有限元分析，并通過改變土性、地震動(dòng)幅值、持時(shí)、頻率等因素后數(shù)值模擬的對比，分析了各因素對可液化場地地震反應(yīng)的影響；然后對飽和砂土中帶中柱箱型隧道的地震反應(yīng)進(jìn)行了輸入不同幅值地震動(dòng)時(shí)的動(dòng)力計(jì)算，分析了場地和結(jié)構(gòu)的加速度反應(yīng)及其頻譜特性、場地的永久變形、隧道的變形和位移、以及隧道的內(nèi)力分布，揭示了可液化土層中箱型隧道的地震反應(yīng)規(guī)律和震害機(jī)理。3.飽和砂土中地下結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)完成了飽

7、和砂土中地下結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，從孔壓、土層加速度、土層頻譜、地下結(jié)構(gòu)加速度、地下結(jié)構(gòu)頻譜、動(dòng)土壓力和地下結(jié)構(gòu)應(yīng)變等方面分析了試驗(yàn)結(jié)果，并觀測了宏觀的試驗(yàn)現(xiàn)象，分析了飽和砂土場地以及其中埋置的地下結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)規(guī)律。4.三維有限元?jiǎng)恿τ?jì)算在Opensees計(jì)算平臺(tái)中建立了穿過飽和砂土和粘土分界面箱型隧道的三維有限元模型并且進(jìn)行了動(dòng)力數(shù)值計(jì)算，對比分析了分界面兩側(cè)的土層和隧道的地震反應(yīng)，此外亦分析了沿隧道縱向地表豎向位移、隧道變形和隧道內(nèi)力的分布，揭示了飽和砂土和粘土對隧道地震反應(yīng)的不同作用，探

8、索了穿過飽和砂土和粘土分界面的箱型隧道的地震反應(yīng)規(guī)律和震害機(jī)理，對實(shí)際工程建設(shè)中此類隧道的抗震研究具有重要意義。5.地下結(jié)構(gòu)橫截面抗震設(shè)計(jì)方法詳細(xì)介紹了反應(yīng)位移法的原理和具體內(nèi)容，以動(dòng)力時(shí)程計(jì)算的結(jié)果作為參照，比較了幾種地基彈簧參數(shù)取值方法計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性；然后在反應(yīng)位移法的基礎(chǔ)I中國地震局工程力學(xué)研究所博士學(xué)位論文上提出了大震下地基彈簧參數(shù)取值的非線性修正，并對其計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證；最后又依據(jù)地基彈簧參數(shù)取值的非線性修正，進(jìn)而提出了基于反應(yīng)位移法的地下結(jié)構(gòu)簡化pus