地铁车站及区间隧道结构抗震分析
分析轨道交通工程地下车站结构抗震设计
分析轨道交通工程地下车站结构抗震设计摘要:当前交通拥堵问题已经成为制约我国进一步发展的主要影响因素之一,通过开展轨道交通工程能够有效的解决我国交通拥堵问题,但是在实际的轨道交通工程建设过程中如何提高轨道交通工程抗震能力是其设计的重要环节,本文探究轨道交通工程地下车站结构变形特点,通过抗震计方法的介绍,对轨道交通工程地下车站结构抗震设计提出以下改进的看法和建议。
关键词:轨道交通工程;地下车站;抗震设计引言自我国改革开放以来,我国进入到了发展的黄金时期,我国各行各业发展迅猛,进而随着我国社会生产能力水平的不断提升,我国交通承受的压力越来越大。
特别是对于城市而言,城市居住人口较多,如何能够更有效的利用地下资源,开通轨道交通工程成为城市发展的必然走向。
本文将从轨道交通工程设计中抗震设计入手,从多个方面分析如何提高轨道交通工程地下车站结构设计的设计质量。
1当前我国轨道交通工程地下车站抗震现状随着我国社会生产能力的不断提高,人们对于自身日常出行提出了更高的要求,当前现行的个人驾车出行或公交等方式的出行手段已经不能够满足人们的实际需求。
城市轨道交通的发展成为必然,随着城市轨道交通的不断发展,轨道交通工程地下车站结构发生了较大的变化,传统的跨度小、断面小的轨道交通工程地下车站结构已经逐渐失去其原有的优势,当前大跨度、高断面的结构已经成为轨道交通工程地下车站结构发展的主要走向之一,这也对轨道交通工程地下车站抗震能力提出了更为严格的要求。
当前我国在开展轨道交通工程地下车站抗震结构设计研究的过程中主要的研究方向与研究重点放在了基于标准断面的车站结构设计,在进行大跨度的地下车站研究过程中主要以矩形结构为研究的重点,虽然我国在对大跨度轨道交通工程地下车站抗震设计方面研究的速度较快并且已经取得了一定的成果,但是针对大型复杂的轨道交通工程地下车站结构设计的研究投入还有待提升。
2轨道交通工程地下车站结构在地震状态下变形的主要特点随着我国公路运输与铁路运输压力的逐渐增多、城市居民流动人口数量的不断增长,开展轨道交通工程建设是我国当前各大城市解决交通拥堵问题的主要手段之一,轨道交通工程地下车站的建设地区均处于地下区域,因此当周边环境发生震动时引发其应力变化的主要因素在于地基受力变形,而不同于路面交通主要是由于惯性原因。
隧道震害特点、分析方法及减震措施
隧道震害特点、分析方法及减震措施摘要: 目前,我国地铁建设迅速发展,了解地铁区间隧道的抗震性能十分必要,本文将综合论述地铁区间的震害特点及减震措施,并简要阐述目前地铁区间隧道地震反应分析的方法,提出存在问题,以期更好地为地铁结构设计及抗震设防提供依据。
关键词:地铁,地震,分析方法,减震0引言地下铁道是城市现代化交通工具,且是战时重要的人防工程,虽然地下工程结构有周围土体对变形位移的约束作用,使其在受震时所产生的振幅大为减少,受震害的程度较地面建筑为轻,但强震给地下结构带来的影响不容忽视,这一点已被1995年日本阪神大地震所证实,日本这次地震使得地铁区间隧道及地铁车站受到严重破坏,甚至出现地铁车站完全倒塌的先例,地铁结构一旦发生破坏由于其修复困难,往往造成严重的经济损失,所以加强研究地下结构的抗震性能,对地下结构地震反应分析方法及减震措施提出响应的建议十分必要,本文将针对这些问题进行初步探讨。
1 地铁区间隧道震害特点地铁区间隧道属于线性结构,在地震荷载的作用下,由于周围介质的存在,其动态反应会呈现出与地面建筑不同的特性,主要表现为:(1)地铁隧道的振动变形受周围介质的约束作用明显,受震害程度较轻,结构的动力反应一般不明显表现出自震特性,特别是低阶模态的影响。
(2)地震荷载的作用下,地铁区间隧道和其周围介质一起产生运动,当结构存在明显惯性或周围介质与结构间的刚度失配时,结构会产生过度变形而破坏。
(3)地铁区间隧道的震害多发生在地质条件有较大变化的区域,如土质由硬质到软质的过渡带,该地带地层间的相对位移较大直接导致结构发生破坏,相反如果地质条件均匀,即便震级较大,结构也较安全。
铁路总监(4)地铁区间隧道如果穿过地质不良地带,如断层、沙土液化区等也易遭震害。
(5)结构断面形状及刚度发生明显变化的部位,如隧洞进出口,隧洞转弯部位及两洞相交部位均为抗震的薄弱环节。
(6)区间隧道的破坏形式主要是弯曲裂缝、竖向裂缝,及混凝土脱落,钢筋外露等。
轨道交通工程地铁站结构抗震性能分析报告
xx市轨道交通2号线一期工程抗震专项论证xx站xx地铁2号线一期工程xx站抗震设防专项论证报告目录第一章概述 (1)1.1 工程概况 (1)1.2 结构特点及施工方法 (1)1.3 设计依据 (3)1.4 主要设计原则 (4)1.5 主要设计标准 (6)1.6 初步设计评审意见及执行情况 (6)1.7 基坑专项论证专家意见及执行情况 (7)第二章工程地质和水文地质概况 (10)2.1 工程地质 (10)2.2 地层特征 (10)2.3 水文地质 (12)2.4 特殊性岩土及不良地质作用 (14)2.5 地震安全性评价报告结论 (15)第三章抗震设防基本要求 (16)3.1 抗震设防目标 (16)3.2 抗震设计条件 (16)3.3 抗震设计方法 ............................................................................................................. 错误!未定义书签。
第四章静力作用下结构计算分析 (24)4.1 荷载分类及组合 (24)4.2 计算模型与计算简图 (26)4.3 主体结构计算及结果 (27)第五章抗震计算 (32)5.1 静力法计算 (32)5.2 时程分析法计算 (39)5.3 结构抗震性能分析 (44)第六章抗震构造措施 (48)6.1 主体结构抗震构造措施 (48)6.2 非结构构件抗震措施 (54)第一章概述1.1 工程概况xx站位于现状下堡路与塔浦路交叉口北侧,沿塔浦路向北方向布设,位于规划园二路下方,现状地面起伏较大、南高北低,站址范围内南北地面高差约1.4m~3.2m。
站址西南角为中国铁建海曦小区,东南角为空地,东西两侧及站址北端为东宅社2~4层民房、临街简易房或厂房。
本站为地下双层岛式站台车站,站台宽度为12m,有效站台长118m,主体结构采用双层三跨钢筋混凝土框架结构,设3个出入口、两组风亭,车站有效站台中心里程右DK36+070.447,车站主体结构外包总长213m,标准段宽21m,车站顶板覆土3~4.5m。
某典型地铁车站结构抗震分析
某典型地铁车站结构抗震分析摘要:文中针对某两层两跨的典型地铁车站结构,建立起三维计算模型,其中考虑了土体的非线性和结构的弹塑性变形,分析了其在不同幅值的人工地震波作用下的地震响应规律,指出了结构抗震的薄弱部位,并从结构柱端弯矩和结构变形两方面评价了结构的抗震性能。
计算分析表明该结构具有较好的抗震性能,结构整体满足抗震要求。
论文研究成果可供相关类似工程的设计提供参考。
关键词:地铁车站结构;地震响应;抗震性能;框架结构一、引言随着城市地铁建设的飞速发展,城市地铁已成为城市整体抗震防灾的重要组成部分,另外,地下结构一旦在地震中发生破坏,其修复成本也及其高昂,其抗震性必须引起足够的重视。
因此,地下结构的抗震分析是目前抗震分析领域的热点[1-3]。
二、计算模型该结构模型如图1 所示,为两层两跨的框架结构,水平纵向长192m(纵向柱距8m),水平横向宽24m,高12m。
基于已有研究成果[4],计算范围选取如下:水平横向宽度:取结构横向宽度的 5 倍;水平纵向长度:由于本文仅考虑水平传播的SH 波,因此,模型可按平面问题考虑,纵向长度取单位宽度即可;竖向深度:根据该处的地质钻孔资料,在零下50m 左右即到达了基岩面,因此,竖向深度取50m。
则计算模型如图2 所示。
静力计算时,模型四个侧面均取固定边界,底部取为竖向固定、水平自由的边界,表面为自由变形边界。
动力计算时在模型的四个侧面上均采用自由场边界条件[5],底部取为竖向固定、水平自由的边界,顶面为自由变形边界。
动力计算时,在地下50m 基岩处输入未来50 年超越概率为10%和2%的地震动加速度进行中震和大震计算其幅值分别为52gal 和96gal。
中震的加速度时程及频谱特征曲线如图 3 所示。
其中采用等价线性化方法考虑土体的非线性特性,计算参数见表1 所示。
车站结构的混凝土材料选用MC 模型,参数按C30 混凝土选取。
三、计算结果1.柱端弯矩图4 和图5 分别为中震和大震时柱端弯矩时程曲线,由图可见,柱端弯矩最大值分别为844KN*m 和1934KN*m,与静力时的柱端弯矩值(155KN*m)相比,增量非常大。
地铁车站结构抗震分析
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2 0 1 3年 3 月
山 西 建 筑
S HA NXI ARC HI TE C T UR E
V 0 1 . 3 9 N o . 7 Ma r . 2 Ol 3
文章编号 : 1 0 0 9 - 6 8 2 5 ( 2 0 1 3 ) 0 7 - 0 0 4 6 - 0 3
3 ) 计算出每一土层的层中点处的等效剪应变值 r : 。 4 ) 计算出对应的等效剪切模量 : 及 。
5 ) 检查 和 与 和 之 间的相对误差值是否小于给定
小值 8 。
6 ) 如果检查结果满足精度要求 , 则进 行第 7 ) 步骤的计算 , 如 果不满 足精度要求 , 则令 - b k= , - k: , 并返 回第 3 )~第 5 ) 计
圈1 吕厝站主体结构板模型
算步骤 , 直到满足第 5 ) 步精度要求为止 。 7 ) 计算并输 出各要求 的量 , 如指定层层顶 面处 的反应加速度
时程、 速度时程 、 反应谱等 , 并结束计算 。
2 工 程地质 条件
中根据土层性质对土层进行适当归并 。
表1 吕厝站场地模型资料参数
圳等城市 已经建成相 当里程的地铁 。伴随着地 铁的发展 , 地铁抗 理方法可以计算 出场地介质 的动力反应值。 震 的问题也随之显现 。
等效线性化 土层地震反应分析计算 步骤 总结 如下 : 1 ) 划分 土层 , 假定各输 入土层 中点的等效剪应 变值 r 柚, 根据
一
长期 以来 , 人 们 认 为 地 下结 构 物 有 较强 的抗 震 性 能 , 然 而 1 9 9 5年 日本阪神地震中 , 以地铁车 道 , 地 下隧 道为代表 的大输 入土层进行 细分 , 每 一层
地铁车站抗震设计分析
地铁车站抗震设计分析摘要:地铁地下结构是城市重要的公共基础设施,对城市生命和经济具有重大意义,因此对地铁地下结构进行抗震设计是非常必要的。
本文以某标准两层车站为计算模型,采用反应位移法和时程分析法两种方法进行地铁车站结构地震反应计算,并结合相关规范对计算结果进行了分析讨论,为类似工程及地下结构抗震研究具有一定的参考意义。
引言随着城市化的不断发展,为解决交通拥挤及效率问题,我国各大城市地铁建设迅猛发展。
地铁工程是城市重要的社会公共基础设施,其结构复杂且一旦损坏难以修复,会造成重大的经济损失。
而地铁等地下结构在地震中遭受重大震害的情况已有先例,如1985年墨西哥Ms8.1级地震造成的地铁隧道和车站结构破坏、1995年日本阪神Ms7.2级地震引起神户市大开地铁车站的严重破坏[1-3],因此对地下结构进行抗震分析是十分必要的。
众多学者对地铁等地下结构的抗震理论及规范进行了研究。
刘晶波等[4]阐述了地下结构抗震分析的五个关键问题,包括动力分析模型、结构-地基系统动力相互作用问题分析方法、地铁地下结构地震破坏模式和抗震性能评估方法、抗震构造措施,和地铁区间隧道穿越地震断层的设计方案及工程措施。
侯莉娜等[5]将《城市轨道交通结构抗震设计规范》和地上民用建筑抗震设计规范进行了对比分析,指出地铁地下结构可遵循“两水准、两阶段”的设计思路及地下结构抗震设计地震动参数应与其设计基准期一致等。
陈国兴等[6]对地下结构震害、动力离心机和振动台模型试验,以及工程师在地下结构抗震分析中可能用到的有效设计与分析方法等方面涉及的重要问题进行了简要和全面的回顾。
本文结合某标准两层车站的工程实例,阐述地铁地下结构抗震反应分析方法,并对计算结果进行分析,为城市地下结构抗震评估提供一定参考。
1.车站抗震反应分析概况1.1工程概况车站结构型式为地下两层两跨箱型框架结构,明挖法施工,标准段宽为20.1m,基坑开挖深度约为17m。
标准段剖面图如图1所示。
城市轨道交通地下空间结构抗震分析
城市轨道交通地下空间结构抗震分析摘要:随着国内城市轨道交通的快速建设,越来越多的大型地下结构随之出现,诸如双线或三线换乘车站、与之相连的地下空间的一体化开发等。
鉴于我国是个地震多发的国家,大型地下结构多数位于高烈度区域,其抗震问题日益受到高度重视。
在城市轨道交通工程的设计中,地下结构的抗震性能验算是必不可少的一项工作。
本文结合工程实例对城市轨道交通地下空间结构抗震分析。
关键词:城市轨道交通;地下空间;结构;抗震1工程概况1.1结构概况某城市轨道交通大型地下空间结构工程主要包括地铁1号线车站、2号线车站、街道下穿隧道以及环岛内的地下空间结构,单层建筑面积为4.8万m2。
整个结构为地下三层结构,其中地下三层作为2号线车站站台层和地下停车场,地下二层作为1号线站台层、街道下穿隧道以及地下停车场,地下一层结构作为1号线站厅层和地下商业开发。
1号线和2号线在平面上呈“T”型换乘。
地下一层顶板上有4处开口设置下沉广场。
车站的覆土平均厚度为3m。
地下空间结构形式采用箱型框架结构,大量的纵横梁和中柱构成庞大的结构体系,基础型式采用桩筏基础。
顶梁的尺寸主要为1300mm×1700mm,底梁的尺寸主要为2200mm×2200mm,中梁的尺寸主要为900mm×900mm,中柱的主要尺寸为Φ1000和Φ1200mm,桩的直径为Φ2000mm,桩长30m。
地下空间顶板厚度为700mm,中楼板厚度为400mm,底板厚度主要为1100mm。
1.2工程地质地下空间结构工程场地地层主要由人工堆积杂填土(Q4ml)、粉质粘土(Q2al+pl)、全风化泥岩(K)和强风化泥岩(K)组成,如图1所示。
结构底板主要位于强风化泥岩中。
图1 地质剖面图1.3场地地震动参数地下空间结构工程场地土类型为中软土,场地类别Ⅱ类,抗震设防烈度为Ⅶ度,设计基本地震加速度值为0.10g,设计地震分组第一组,反应谱特征周期为0.35s。
地铁隧道的地震响应分析与抗震设计
地铁隧道的地震响应分析与抗震设计地震是一种破坏性极大的自然灾害,对于地铁隧道等地下工程来说,其地震响应的分析和抗震设计显得尤为重要。
本文将从地震响应分析和抗震设计两个方面,探讨地铁隧道在地震中的应对策略及优化设计。
一、地铁隧道地震响应分析地震响应分析是评估地铁隧道在地震中所受力学响应的过程。
在地震响应分析中,首先需要考虑地震波的输入,其次是隧道结构的动力特性分析,最后是结构的响应分析。
1. 地震波的输入地震波的输入是地铁隧道地震响应分析的基础,要正确模拟地震波的特点和传播规律。
根据地震波的特征,可以采用模拟地震波、地震加速度记录或经验地震动谱等方法进行输入。
2. 隧道结构的动力特性分析隧道结构的动力特性分析是地震响应分析的重要步骤,主要包括弹性动力特性和隧道结构的可周期振型分析。
通过这些分析,可以确定隧道结构的固有频率、共振反应等参数。
3. 结构的响应分析在进行地铁隧道的地震响应分析时,一般采用有限元分析方法。
通过建立复杂的数值模型,可以分析地震荷载引起的土-结构相互作用、地震响应特征等。
同时结合地铁隧道结构的设计参数,对隧道的强度和稳定性进行评估。
二、地铁隧道地震抗震设计地铁隧道的地震抗震设计旨在在地震发生时,确保结构的安全性和稳定性。
在进行地铁隧道的地震抗震设计时,应考虑以下因素。
1. 设计地震动参数设计地震动参数是地铁隧道地震抗震设计的基础,其包括设计地震烈度、设计地震剪切波速、设计地震加速度等。
根据地震烈度分区,选择合适的设计参数,确保结构在地震中的安全性。
2. 结构抗震设计地铁隧道的抗震设计主要包括结构的抗震设计和隧道支护系统的抗震设计。
对于结构的抗震设计,应采用一定的安全系数和抗震措施,包括抗震墙、抗震隔震装置等。
对于隧道支护系统的抗震设计,应采用适当的支护结构和材料,以提高隧道的抗震能力。
3. 预应力与增强措施预应力技术和增强措施是地铁隧道地震抗震设计的重要手段。
通过采用预应力技术,可以提高结构的刚度和稳定性。
地铁车站的抗震时程分析探讨
地铁车站的抗震时程分析探讨摘要:本文通过北京xx号线xxx站的抗震分析,探讨了地铁车站的抗震方法及内容,为地铁车站抗震计算提供了一定的参考和借鉴。
关键词:反应位移法时程分析法层间位移角加速度地铁车站城市轨道交通工程隧道及地下车站结构的地震反应计算方法有惯性力法、反应位移法、反应加速度法、弹性时程分析法、非线性时程分析法等。
惯性力法、反应位移法和时程分析法用于横向及纵向地震反应计算,反应加速度法用于横向地震反应计算。
惯性力性、反应位移法适用于弹性阶段反应分析,采用荷载-结构模型建模分析;反应加速度法及时程分析法既适用于弹性阶段反应分析也适用于弹塑性阶段反应分析,采用地层-结构模型建模分析。
xxx站为xx号线与R1支线的换乘站,位于万盛南街与规划玉桥西路南沿路交叉口处,沿万盛南街东西向设置,车站总长286m,宽21.9m、高13.2m。
车站主体为明挖双层双柱三跨岛式车站,中心里程处覆土约3.4m。
根据《城市轨道交通结构抗震设计规范》(GB50909-2014)及《城市轨道交通工程设计规范》(DB11/995-2013)相关内容,本站地震反应计算分析时,抗震性能要求为I 时(E1及E2地震作用下)采用反应位移法,抗震性能要求为II 时(E3地震作用下)采用非线性时程分析法,本文主要讨论车站的时程分析法进行抗震分析。
1时程分析法介绍时程分析法即结构直接动力法,是最经典的方法,也是普遍适用。
其基本原理为:将地震运动视为一个随时间而变化的过程,并将地下结构物和周围岩土体介质视为共同受力变形的整体,通过直接输入地震加速度记录,在满足变形协调条件的前提下分别计算结构物和岩土体介质在各时刻的位移、速度、加速度,以及应变和内力,并进而验算场地的稳定性和进行结构截面设计。
时程分析法具有普遍适用性,在地质条件、结构形式复杂,隧道结构宜考虑地基和结构的相互作用、以及地基和结构的非线性动力特性时,应采用这一方法,且迄今尚无其他计算方法可予以代替。
地铁区间隧道震害特点、震害分析方法及减震措施的探讨
地铁区间隧道震害特点、震害分析方法及减震措施的探讨要: 目前,我国地铁建设迅速发展,了解地铁区间隧道的抗震性能十分必要,本文将综合论述地铁区间的震害特点及减震措施,并简要阐述目前地铁区间隧道地震反应分析的方法,提出存在问题,以期更好地为地铁结构设计及抗震设防提供依据。
关键词:地铁,地震,分析方法,减震0引言地下铁道是城市现代化交通工具,且是战时重要的人防工程,虽然地下工程结构有周围土体对变形位移的约束作用,使其在受震时所产生的振幅大为减少,受震害的程度较地面建筑为轻,但强震给地下结构带来的影响不容忽视,这一点已被1995年日本阪神大地震所证实,日本这次地震使得地铁区间隧道及地铁车站受到严重破坏,甚至出现地铁车站完全倒塌的先例,地铁结构一旦发生破坏由于其修复困难,往往造成严重的经济损失,所以加强研究地下结构的抗震性能,对地下结构地震反应分析方法及减震措施提出响应的建议十分必要,本文将针对这些问题进行初步探讨。
1 地铁区间隧道震害特点地铁区间隧道属于线性结构,在地震荷载的作用下,由于周围介质的存在,其动态反应会呈现出与地面建筑不同的特性,主要表现为:(1)地铁隧道的振动变形受周围介质的约束作用明显,受震害程度较轻,结构的动力反应一般不明显表现出自震特性,特别是低阶模态的影响。
(2)地震荷载的作用下,地铁区间隧道和其周围介质一起产生运动,当结构存在明显惯性或周围介质与结构间的刚度失配时,结构会产生过度变形而破坏。
(3)地铁区间隧道的震害多发生在地质条件有较大变化的区域,如土质由硬质到软质的过渡带,该地带地层间的相对位移较大直接导致结构发生破坏,相反如果地质条件均匀,即便震级较大,结构也较安全。
(4)地铁区间隧道如果穿过地质不良地带,如断层、沙土液化区等也易遭震害。
(5)结构断面形状及刚度发生明显变化的部位,如隧洞进出口,隧洞转弯部位及两洞相交部位均为抗震的薄弱环节。
(6)区间隧道的破坏形式主要是弯曲裂缝、竖向裂缝,及混凝土脱落,钢筋外露等。
地铁车站结构抗震分析
地铁车站结构抗震分析摘要:随着城市化的进程,各个城市的规模日益扩大,进几年来各个城市对城市轨道交通建设的投入也不断加大。
过去人们普遍认为,地下建筑结构具有良好的抗震性能。
然而近年来世界各地已发生的地震灾害中,发现很多地下结构也遭受了不同程度的破坏,甚至部分出现了很严重的破坏。
目前地铁抗震设计主要参考《城市轨道交通结构抗震设计规范》(GB 50909-2014)进行抗震计算。
本文将以浙江金华地铁工程的某个地下车站为例,采用“I反应位移法”分析地震作用的工况,并提出一些抗震方面的意见和建议。
关键词:城市轨道交通;抗震性能;反应位移法;地震作用工况1 车站抗震设计概况1.1工程概况地铁车站为金华-义乌-东阳市域轨道交通工程一个站。
车站为地下一层侧式车站,主体结构为地下一层单柱双跨钢筋混凝土框架结构,标准段宽度为17.6m,顶板覆土厚度2.8-3.2m,底板埋深12.1m,车站总长291.1m。
车站结构采用明挖法施工。
图一:车站标准横断面1.2抗震设防目标依据住房和城乡建设部下发的《市政公用设施抗震设防专项论证技术要点(地下工程篇)》及《城市轨道交通结构抗震设计规范》(GB50909-2014),并考虑到轨道交通地下车站的重要性和震后修复难度,抗震设防目标如下:(1)结构在遭受相当于本工程抗震设防烈度的地震影响时,即475年一遇地震动作用下,不破坏或轻微破坏,应能够保持其正常使用功能,结构处于弹性工作阶段,不应因结构的变形导致轨道的过大变形而影响行车安全;(2)结构在遭受高于本工程抗震设防烈度的罕遇地震(高于设防烈度1度)影响时,即2450年一遇地震动作用下可能破坏,经修补,短期内应能恢复其正常功能,结构局部进入弹塑性工作阶段。
475年一遇地震作用,对应50年超越概率10%地震作用,即《城市轨道交通结构抗震设计规范》(GB50909-2014)中E2地震作用。
2450年一遇地震作用,对应50年超越概率2%地震作用,即《城市轨道交通结构抗震设计规范》(GB50909-2014)中E3地震作用。
地铁区间抗震设计方法浅析
地铁区间抗震设计方法浅析摘要:随着我国经济社会的不断发展,我国城市化的脚步在加快。
需要在城市建设的每个环节都做好优化。
依据住房和城乡建设部下发的《城市轨道交通结构抗震设计规范(送审稿)》的对工程设防要求的规定,部分区间隧道需要进行抗震专项设计。
本文从抗震设防要求出发,结合相关地震参数的选取方法,通过地震系数法、反映位移法、时程分析法对区间隧道的地震特征进行研究,进而给出区间隧道的抗震结构构造措施。
关键词:地铁区间;抗震设计前言:地铁工程是生命线工程的重要组成部分,其抗震问题已经成为城市工程抗震和防灾减灾研究的重要组成部分。
美国、日本等国家都曾经对地铁等地下结构的抗震设计理论进行了研究,提出了一些实用的抗震设计方法。
但我国在这一领域的研究相对滞后。
迄今为止,我国还没有独立的地下结构抗震设计规范,其原因主要是研究工作开展不够,对地下结构抗震设计方法缺乏系统研究。
长期以来,地铁结构的抗震设计基本是参照GBJ111—87《铁路工程抗震设计规范》中有关隧道部分的条文和GB50011—2001《建筑抗震设计规范》,采用地震系数法进行的。
地震系数法用于地下结构抗震计算时具有明显的缺陷,出现这一局面的原因与人们对地下结构震害的认识不无关系。
高烈度地震区内的城市地铁大规模建设是在近20多年才出现的,大多数还没有经过大地震的检验,因此灾难性的震害记录不多,于是人们普遍认为地下结构在地震作用下所受破坏程度远比地上结构轻。
在地层可能发生较大变形和位移的部位,地铁等地下结构可能会出现严重的震害,因此对其抗震问题应给予高度重视。
1. 抗震设计的基本要求1.1 抗震设防类别的划分根据铁路工程抗震设计规范,铁路工程应根据铁路等级及其在路网中的重要性和修复(抢修)的难易程度,分为A、B、C、D类四个抗震设防类别。
根据铁路工程抗震设计规范中表3.0.1A的规定。
1.2 抗震设防标准(1)地震作用重要性系数Ci根据铁路工程抗震设计规范,各类工程的地震作用重要性系数Ci应按表1.2.1确定。
轨道交通工程地下车站结构抗震设计分析
轨道交通工程地下车站结构抗震设计分析摘要:在城市建设发展过程中,交通基础设施是城市建设和经济发展的重要基础和保障,交通基础设施的建设不仅进一步促进了城市的经济发展,而且为人们的日常出行提供了更为便利的条件。
根据城市轨道交通的特点和作用,充分挖掘城市空间,需要进行科学合理的规划和设计,才能使城市轨道交通具备良好的运输能力。
城市轨道交通作为重要的交通工具,如果在地震中遭受到严重破坏,将严重威胁人们的人身安全。
因此,在设计初始,既要满足轨道交通的运行能力,又要使轨道交通具有良好的稳定性和安全性,在城市轨道交通建设过程中,有必要在设计中提高地铁车站结构的抗震能力,以保障乘客的生命和财产安全。
抗震设计是满足地铁车站结构抗震能力的基础,地铁车站结构的施工是抗震设计的延续,是地铁车站结构具有较高抗震能力的保障。
为了完成地铁车站结构抗震设计,需要探讨以下要求:(1)抗震设防类别;(2)抗震等级及烈度;(3)论证对象的判定;(4)抗震设防目标;(5)抗震论证方法。
结合某城市地下车站抗震设计要求,进行了详细的分析和研究。
关键词:轨道交通工程;地下车站结构;抗震设计1 抗震设防目标1.1 抗震设防类别、烈度及等级根据城市轨道交通震后可能产生的经济损失和后果,地下车站结构的抗震设防类别可分为三类:(1)特殊设防类;(2)重点设防类;(3)标准设防类。
在上述地下结构功能分类中,通过计算平均日客流量确定地下车站结构类型。
在《城市轨道交通结构抗震设计规范》中,对三类设防结构给出了明确的结构抗震设计要求和规则,同时在抗震设计中应严格执行抗震设计标准,在结构施工及竣工验收过程中,还需要检查施工的执行情况,并将检查数据和实际信息进行记录,并建立完善的数据管理体系。
1.2 论证对象的判定随着城市轨道建设规模的增大和功能的更加完善,在目前的地铁车站结构的抗震设计中,一般地下车站项目的建筑面积均在10000多平方米以上,需要进行足够的抗震能力分析,以使地震结构符合抗震设计的内容标准。
浅谈地铁车站结构的特点及震害
浅谈地铁车站结构的特点及震害摘要:随着我国地质灾害出现的频率越来越高,地震等灾害对一些地下建筑结构的影响也逐渐加重,做好相关的研究工作有助于地下建筑结构安全性在未来的提升,本文就针对地铁站结构的特点以及震害进行简要的分析。
关键词:地铁站;结构特点;震害引言近几十年,我国经济发展十分迅速,城市化建设工作也处在大力开展过程中,城市人口越来越多,这对城市交通提出了更高的要求,现有的路面交通逐渐的不能满足车辆流通对效率的要求,而原有的城市也不允许在进行对道路的扩建或增建,因此,地下交通逐渐成为了一种新的交通形式,而地下交通的建筑结构往往会受到震害的影响,这也是各地区地铁站建设过程中所必须要考虑的因素。
1地铁车站及区间隧道震害特征分析1.1地铁车站震害特征分析通过对以往的地铁站震害特征进行分析,总结出了以下几点特征:第一,震害现象往往集中在一些箱型结构刚度突变的位置,具体表现在钢筋结构外漏、混凝土保护层破损、在顶板上形成的贯穿型裂缝。
第二,在一些地铁站中往往采用了多层箱型结构,这种结构中,震害通常在顶层构件中集中,并且相比于底层结构对地铁站结构的影响比较严重。
第三,在遭到震害影响的地铁站中,往往混凝土中柱受到的损坏最为明显,具体表现为中柱的长度缩短,外部的混凝土保护层遭到一定程度损坏,表层钢筋形变严重,严重的情况甚至会导致中柱直接丧失本该具有的承重能力,对地铁站结构的整体稳定性造成影响。
第四,裂纹裂缝现象在地铁站侧墙表面混凝土层上不同程度的显现,较为严重的就是出现混凝土层的脱落导致内部钢筋结构外漏。
1.2区间隧道结构震害特征分析通过对以往的区间隧道震害特征进行分析,总结了以下几点特征:第一,震害在一些结构断面形状及刚度发生变化的部位集中,比如隧洞的出口及弯道部分等。
第二,震害对区间隧道的影响主要体现为钢筋结构外漏、弯曲的裂缝、混凝土表层脱落以及竖向的裂缝等。
第三,在一些地质水文条件多变导致土质由软到硬进行过滤的区域,存在的区间隧道往往更容易发生地质灾害问题,并受到的影响也较为严重,相反,若地质水文条件稳定,在相同地震以及其他地质灾害的过程中,结构所受到的影响往往更小。
地铁车站抗震设计分析
损坏或仅需对非重要结构 部位 进行一般 修理 , 对周 围环 境影
响轻微 , 不 影响市政 设施正 常运 营 ; 当遭受 高 于本 工程抗 震 设防烈度 的罕遇地震 ( 高于设防烈度 1 度) 影响时 , 地下 工程 主要结构支撑体 系不发生严重 破坏且便 于修复 , 无重大 人员
2 车站抗 震 工况 计算
【 中图分类号】 T U 3 5 2 . 1 ; T U 9 2 4
【 文献标志码】 B
如图 1 所示 , 采用钢筋混凝土现浇结构 , 明挖法施工 。
1 . 2 抗 震 设 防 目标
1 车站抗 震设 计概 况
1 . 1 工 程 概 况
火车南站是成都地铁 1 号线和 7号线 的换乘 站。7号 线 部分 车站全 长约 1 8 6 m, 公共 区标 除等 效静 力法 外 , 其 余方 法 的计 算参
数取值 尚存在较多争议 。
等效静力法是通过反应谱 理论将 地震对建 筑物 的作 用
地震动参数 根据 四川 省地震局 关于《 成都地 铁 7号 线 ( 第二 阶段 场地地震动参数确定 ) 工程场地地震 安全性评 价报告 》 [ 定稿 日期 ] 2 0 1 3—1 1 —1 2
1 . 2
0
l
1 . 3
以等效荷载 的方法 来 表示 , 基 本 思想是 在 静力 计算 的基 础
2 。 3 0 , y为计算点 以上土 的加权平均天然重度 。顶板处 = .
1 0 。 , y:1 8 . 5 ; 中板 处 g o=3 0 。 , ' , = 2 0 ; 底板 处 g o= 4 0 。 , = 2 2 。 顶 板 处
2 . 1 荷载组合
车站抗震设计 的工况 组合 如表 1所示 。
地铁车站结构抗震设计
地铁车站结构抗震设计地铁车站作为城市交通系统的重要组成部分,其结构的抗震设计至关重要。
在地震发生时,车站结构的稳定性和安全性直接关系到乘客的生命安全。
因此,合理的抗震设计是确保地铁车站在地震中具备良好抵抗能力的关键。
一、地铁车站的抗震需求地铁车站作为载客量较大的交通枢纽,其结构的稳定性和抗震能力要求较高。
首先,地铁车站需要保证在地震中具有足够的结构刚度和强度,以抵抗地震产生的水平和垂直地震力。
其次,车站的组成部分如地下结构、地面结构、屋顶结构等都需要考虑到地震力的作用,设计合理的抗震措施,确保整个车站的稳定性。
此外,车站地下层与地表之间的连通结构,如通道、电梯等,也需要具备良好的抗震性能。
二、地铁车站抗震设计的原则1. 安全原则:地铁车站的抗震设计必须以安全为前提。
设计方案应该能够确保车站在设定地震烈度等级下仍然能够正常运行,并保护乘客和工作人员的生命安全。
2.可靠性原则:地铁车站的抗震设计需要考虑结构的稳定性和可靠性,确保在地震发生时不发生结构故障或倒塌。
3. 全面性原则:地铁车站的抗震设计需要全面考虑各个组成部分的抗震要求,包括地下结构、地面结构、屋顶结构以及通道、电梯等连通结构的抗震设计。
4. 经济性原则:地铁车站的抗震设计需要在满足安全性和可靠性的基础上,尽可能控制设计成本,避免不必要的浪费。
三、地铁车站抗震设计的具体措施1.结构刚度和强度设计:地铁车站的结构需要具备足够的刚度和强度,以抵抗外部地震力的作用。
通过合理的结构形式、结构材料的选择和构造的设计,增强地铁车站的抗震能力。
2.减震措施:为了减小地铁车站结构受到的地震作用,可以采用减震措施,如安装补偿器、减震器等。
这些措施能够吸收和消散地震能量,减小地震对车站结构的影响。
3.防震措施:采用特殊的地震抗震设备和材料,如防震支座、增强型混凝土等,可以提高车站的整体抗震性能,增强结构的稳定性。
4.维护和监测:地铁车站在运行过程中需要进行定期的维护和检测,确保设计的抗震措施始终处于良好状态。
实例分析地铁车站抗震设计
实例分析地铁车站抗震设计引言1地铁车站震害实例分析在阪神地震中,神户市地铁多数车站有震害现象发生,尤其是大开车站(Daikai Subway Station)和上泽车站(Kamisawa Station),破坏最为严重,混凝土中柱开裂倒塌、顶板和楼板断裂坍塌、侧墙开裂等破坏现象随处可见。
其他车站的中柱、顶板、楼板和侧墙部位也有破坏现象,但总体来说,破坏较为轻微。
该车站用明挖法于1964年建成,中间柱(400×1000�,�3.5m)约30根完全破坏,顶板下沉约3m,车站断面变成M形,中柱上端或下端混凝土剥落,钢筋屈曲。
在线路方向及垂直方向上,轴向钢筋鼓出,箍筋也有许多破坏的,在侧墙的隅角部位也发生裂缝及变位但无显著破坏。
国内外学者根据地铁车站结构在阪神地震中出现的严重破坏进行了许多研究,结果表明:(1)中柱是地铁车站结构抗震的薄弱环节,对其抗震性能的设计应引起重视;大开车站的中柱是由于水平和竖向地震作用下产生了较大内力,从而导致了整个地下结构的破坏;(2)直下型地震的强地面运动破坏作用对地铁车站的破坏很大;(3)采用冲量理论分析竖向地震作用对中柱破坏的影响,发现竖向地震动作用下地下结构所产生的内力比水平地震动作用下产生的内力还要大,这能较好的解释中柱破坏的震害现象,说明竖向地震作用对地铁车站结构的破坏有显著影响。
2 地铁车站震害机理分析地铁车站震害形态的差异与地震强度、震源距、地震波的特性、地震力的作用方向、地质条件、车站结构与周围土体介质的相对刚度及施工方法、施工的难易程度等有密切关系。
根据以往地下结构在地震时所表现的行为可知,地震的主要或次要效应均可使车站结构遭受破坏。
该效应包括两个方面:第一种效应是土体失稳,指土体的变形、差异位移、震陷和液化。
该类型的破坏多数发生在水文地质条件变化较大、断层破碎带、浅埋地段或车站结构刚度远大于周围土层刚度的土体介质中,是目前公认的主要破坏形式。
第二种效应是地震惯性力,指强烈的地层运动在结构中所产生的惯性力所造成的破坏。
地铁地下结构抗震分析及设计中的几个关键问题
地铁地下结构抗震分析及设计中的几个关键问题发表时间:2018-10-23T15:44:41.067Z 来源:《防护工程》2018年第17期作者:吴琼[导读] 目前我国在地铁工程的结构抗震上还存在一些亟待完善的问题,这些问题的产生来源于人们以及地铁结构设计者们对地下结构抗震方面的忽视中铁第六勘察设计院集团有限公司隧道设计分公司天津 300131摘要:目前我国在地铁工程的结构抗震上还存在一些亟待完善的问题,这些问题的产生来源于人们以及地铁结构设计者们对地下结构抗震方面的忽视。
本文分析了地铁地下结构抗震分析及设计中的几个关键问题。
关键词:地铁地下结构;抗震;设计;随着城市化的发展,城市交通状况及环境条件日趋恶化,交通的拥挤和效率低下成为各大城市的通病,人们逐渐认识到发展以地下铁道为骨干的大运量快速公共交通系统是解决问题的重要途径。
一、重要性分析地铁工程作为一个城市交通的重要工程,也是一个城市的生命线工程,引发越来越多的人高度关注。
我国的地铁建设还在发展和探索阶段,据研究资料显示,日本和美国等,对地铁地下结构的抗震分析都做过大量的研究分析,但是中国在这领域的研究则就没有国外投入的精力多,也就相对滞后。
我国应该在这方面进行完善,对地铁地下结构的抗震问题给予更多的重视。
在1995 年的日本大地震中,日本神户市的地铁区间以及部分地铁车站遭遇了严重的破坏,地下结构部分出现相当大的变形,对地上交通也造成了巨大的损失。
所以,地铁的地下结构抗震问题应该要因其交通部门的高度重视,很多人都认为地震作用下,地下结构遭受的破坏程度要远远低于地上结构,但是日本的事实摆在眼前,所以我国的相关部门应该以日本的这次地震为前车之鉴,高度重视起我国的地震地下结构抗震设计,做到防范于未然,将地震给地铁的地下结构所带来的破坏程度降到最低,也最大程度上保证城市居民的出行安全。
二、实例分析某地铁线路总长114km(包括地面轨道线路),车站为是一个地下三层站车站,深度范围内根据钻孔揭露,场地表层分布人工填土层,主要地层有:①杂填土;②粉质粘土;③粉砂;④粉细砂;⑤砂砾卵石;⑥泥质粉砂岩;⑦泥岩。
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地铁车站及区间隧道结构抗震分析
【摘要】:随着地震对地下结构破坏的实例越来越多,打破了以往认为地震对地下结构影响甚微的观念,故对其进行研究具有非常重要的意义,本文以下内容将对地铁车站及区间隧道结构抗震进行分析和探讨,仅供参考。
【关键词】:地铁车站;区间;隧道结构;抗震分析
中图分类号: tu352.1+1 文献标识码: a 文章编号:
1、前言
改革开放以来,随着经济的不断发展,我国的城市化进程不断加快,城市路面交通状况日益恶化,路面交通的拥挤和效率低下成为各大城市面临的问题,而且城市用地的紧张,使得拓宽路面交通的措施变得更加不切实际,在这种情况下,发展地下交通成为一种必然。
但是对于地铁车站及区间隧道结构的抗震研究却相对比较滞后,这主要是以前的地震作用下,地下结构并没有出现太大的震害,比如1976年发生的唐山大地震,刚建成的天津地铁经受住了地震的考验,仅在沉降部位发生外涂面层局部脱落或者出现裂缝等情况,而未发现其他的破坏形式,又如1985年的墨西哥地震,建设在软弱地基上的地铁结构仅车站在侧墙与边表相交处发生结构分
离的现象,这些地震实例,使得人们坚信了地震对地下结构的影响不是很大,可以忽略。
然而1995年日本阪神地震,却颠覆了人们认识,发现并不是所有的情况下,地震对地下结构的影响都可以忽略。
所以对地下结构进行抗震分析具有非常重要的意义。
本文以下
内容将对地铁车站及区间隧道结构抗震进行分析和探讨,仅供参考。
2、地铁车站及区间隧道震害特征分析
2.1、地铁车站震害特征分析
根据作者多年的实践经验,认为地铁车站震害主要有如下几个方面的特征:第一,箱型结构刚度突变的地方震害现象比较集中,比如贯穿顶板的垂直裂缝,混凝土保护层开裂脱落,钢筋外漏。
第二,对于多层箱型结构的地铁车站,顶层构件发生的震害形式多于底层构件,并且损坏程度也比较严重。
第三,车站里的混凝土中柱损坏最为严重,中柱一般沿纵向长度缩短,混凝土保护层开裂,纵向钢筋压弯外凸,箍筋接头脱离,甚至有些混凝土中柱完全丧失承载能力。
第四,车站的侧墙部位混凝土表面出现龟裂裂缝,严重的地方表层混凝土脱落,可以看见内部钢筋。
2.2、区间隧道结构震害特征分析
根据作者的经验,认为区间隧道结构震害的特征主要有:第一,结构断面形状及刚度发生明显变化的部位,如隧洞进出口,隧洞转弯部位及两洞相交部位均为抗震的薄弱环节。
第二,区间隧道的破坏形式主要表现为竖向裂缝、弯曲裂缝以及混凝土脱落、钢筋外露等。
第三,在地质水文条件有较大变化的区域,区间隧道比较容易发生灾害,如土质由软质到硬质的过渡区域。
相反,如果地质水文条件虽差但很均匀的话,在同等级的地震情况下,结构发生灾害的损坏程度会比较轻。
3、地铁车站及区间隧道结构的抗震分析
3.1、地铁车站抗震分析
作者认为地铁车站的抗震主要表现在如下几个方面:第一,在地震作用下,地铁车站结构的最大内力如剪力和弯矩都有不同程度的提高,这种情况充分说明水平地震作用对地铁地下车站的影响不容忽视。
第二,顶板的最大动剪力发生在顶板与中柱连接处,顶板与侧墙连接处的动剪力稍小于顶板与中柱连接处的动剪力;中板的最大动剪力发生在中板与中柱连接处;侧墙的最大动剪力规律和最大动轴力规律一样,在墙与中顶板连接处和墙与底板连接处的动剪力大于墙与顶板连接处的动剪力,在墙与底板连接处的动剪力达到最大;中柱的动剪力分布规律是从柱与顶板连接处到柱与中板连接处不断增大,柱与底板连接处的动剪力则较小。
这充分说明了相对于静力荷载下的车站结构内力,水平地震作用下地铁车站的最不利受力位置为顶板和上侧墙等车站上部结构,从而表明了在水平地震力的作用下拱形顶板不利于结构的抗震。
第三,在整个车站结构中,侧墙和底板连接处的动剪力和动弯矩都达到最大,中柱与底板处的动剪力最大。
第四,车站结构底板的最大动轴力发生在中柱与底板连接处;顶板的最大动轴力发生在顶板与中柱连接处;中板的最大动轴力发生在中板与中柱连接处;侧墙的动轴力在墙与中板连接处和墙与底板连接处,动轴力均比墙与顶板连接处的动轴力大,其中侧墙与底板连接处的动轴力最大;中柱的最大动轴力发生在下柱与底板连接处。
基于地震对地铁车站结构产生的影响,对结构的薄弱部位应重点进行抗震设计,采取相应的对策,如增加侧墙与底板、顶板与侧墙连接处的刚度,加大截面的尺寸和混凝土构件的配筋,配置一定数量的抗剪钢筋为加密墙底部水平钢筋,增加底板端部的钢筋。
另外,应注意的是在实际抗震设计中,应适当加大中柱和底板的刚度,以使车站结构构件的抗震能力相互协调,由此提高车站结构的整体抗震能力作为具体措施,对底板应适当增加配筋数量或在转角处加肋,对中柱则宜适当加大截面尺寸,同时适当增加配筋量,板柱的接头结构适当增加构造钢筋,以进一步提高车站结构的整体抗震能力。
3.2、区间隧道结构抗震分析
作者认为区间隧道结构的抗震分析应注意以下几个方面:第一,常时荷载作用产生最大负弯矩的位置与地震荷载作用产生最大负
弯矩的位置基本相同,但是两者产生最大正弯矩的位置有所不同,前者在隧道的顶部,后者在与隧道顶部大约呈45°的位置。
第二,在地震烈度为7度的地震力作用下,衬砌产生的最大弯矩相当于常时荷载作用下的2倍,地震烈度提高一度,正弯矩最大值增大一倍。
第三,常时荷载作用与地震荷载作用下,两者产生最大剪力与最大轴力产生的位置基本相同。
第四,正弯矩的增幅比负弯矩的增幅要大得多,在抗震设计时,要加强隧道内侧的抗拉强度。
第五,随着隧道埋深的增加,发生最大内力的位置基本没变,地震作用的最大弯矩的位置只与地震波的方向有关。
通过以上分析,可以得出如下结论:在地震力作用下,结构主要受水平地震力的影响。
在埋深较浅的情况下,竖向荷载作用没有水平力作用明显;地震荷载使得盾构隧道顶部最大弯矩向地震波输入方向偏移,常时荷载与地震荷载共同作用下,隧道的最不利荷载出现在45°位置;在盾构隧道中,地震荷载对结构的影响很明显,破坏性很大;盾构隧道的圆形断面,与地震产生的弯矩有局部抵消的效应,因此,盾构隧道的圆形断面有利于抗震。
4、结尾
以上内容首先对地铁车站及区间隧道结构的震害特征进行了论述,随后对地铁车站及区间隧道结构抗震进行了分析和探讨,表达了自己的观点,提出了自己的见解。
但是作者深知,国内在这方面的研究比较滞后,作为一名设计人员,必须要多实践,多借鉴国外相关研究成果,以提高地铁车站及区间隧道结构抗震性能,不断优化地铁结构设计。
【参考文献】
[1] 《防震减灾工程理论与实践新进展》房贞政等;中国建筑工业出版社
[2] 《结构抗震设计》苏原等;北京大学出版社
[3] 《地铁设计实践与探索》刘志义等;中国铁道出版社。