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11.8 地!下结构?抗震:设计
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【1 地下结构的震!害地:下结构由于受到【地,。。层的约束地》震,时与:地层共同运动地层的!变形大?小直接决定了地下结!构的变形根据—日本有关《资料地?。下结构地震》时的加速度》反应谱的量值仅【相当于?。地面结构的》1/4以下埋深【较大的?隧道影响更小地【铁地下结构多采用】。。抗震性能较好的【整体现浇钢》筋混:凝土结构及》能够适应地层变【形的装配式圆—。形结构震《害明显低于地上结构!实际:发生地震后地下【结,。构的破坏情况也【证明了这《。一点但?对埋置?。于软弱地《层或上软下硬地【层中:的城市地《铁隧道的抗震问题】必须高度《重视尤?其对以下情况—应充分研《究地震的影》响
《
? , 1)!断面复杂的》地下结构《;
【 【 2)结构局部【外,露时;
! ? 3)隧】。道直:接作为地面建筑或】城市桥梁的》基础时?;
?。
【。 ? 4)隧道处【于性质显著不—同的:地层中时《。;
《。
? 5!)隧道下方的—基岩沿深度变化很大!时;
《
】 6)—隧道:处于可能《液化:或软黏土地层以【及处:于易产生位》移的:地,形,条件时;
】
,
, 7!)隧道断面急剧变化!。的部位?如区间?隧道与车站主体【的连接部《、通风竖井与水平通!道的连?接部、?正线:。的分岔处及换乘【节点等?
— 2 【。地铁结构的抗震【设计必须根据地铁】工程的特点》和地震?发,生后对?地铁的使用要求针】对,不同的?地形、地《质条件和《结,构类型采用不—同的设计《方法和?构造:措施
! 3《 , 确定?地铁地下结构—的抗:震,。设防目标水平的考虑!
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】本,次规:范修订明确了地铁地!下结构的设防目标水!平考虑到地铁工程的!重要性和《。地铁地?下结构破坏后的不易!修复等因素适—当提高了不同阶【段地下结构的抗震】性能要求尤》其对:于,承受高于设防烈度一!度的地?震时要求主要支撑体!系不发生严重损【坏并便于修复—修复后可恢复正常】运营
! 4 抗【震计算方法
【
】当前我国《地铁隧道《横断面?的抗震分《析多按地震系—数法进行这》一方法的《基本出发点是认为地!震对地下《结构的作用主要【包括两部分一是结构!及其覆?盖层重量产》生的与地表》地震加速度成比【例的惯性力二—。是地震?引起的主动侧—压,力增量
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— ,一般认为《地震:系数法用于下面两】。种,情况较为适》。宜一:是地下结《构与:。地面建、《构筑物合建即作为上!部结构的基础—时;二是当与围岩的!重量:相,比结构?自身的重量较大时】。(例如防《护等:级特别高的抗—爆结构)但是对于】单建的以《民用为主要目的的地!。铁隧道由于其包【括净空在内》的,单位体积的重—量一:般都比围岩重量【轻地震?时几乎与围岩一同变!形这:时作为地震对结构】的作用随《围岩一?同产生?的变形的《影响是主《要的惯性《力,的影响则《。可忽略不计以这一】概念建立起来的抗震!分,。析方法称为》“反应位移法”或】“地震变形法”【其特点是以》地下结构所在—位,置的地层位移—。作为地震对结—构,作用的输《入因:此不加区别地—把地:震系数法作为—地下结构抗震分析】的唯一选择难—以反映大多》数地下结构地震【时的真实工作状【况
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—。 无论是《地震系数法》还是反应位移法都是!将随时间变化的【地震作用《用等代?的静力?荷,载,或静位移代》替然后再《用静力计算模—型求解结构的反应】对于大型《地下:结构或沉管隧道【等用动力分析方法】与静力法的》计算结果进行对【照也是必要的
【
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此!外对:于地铁区间隧道等】小断:面长条形结》构地震时沿》隧道纵向《产生的?拉压:应力和挠《曲应力可能会—成为结构受力的控】制因素因此还需【对隧道?纵向的抗震进行分析!尤其是用盾构—法施工?的,装配式管片结—构其纵?。向连接?螺栓应能承受—地震:产生的全部》拉力
【
? 5 《 地下结构抗震【等级和构造措施
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【 1)关于地!下结构抗震等级
】
》 ? , 对》于同等规模的同类结!构而言地下结构【的抗震性能和地震时!受到的破坏总体【上优于地面建筑结】构,但考虑到地铁工程】的重要性和修复的】。困,难性:以,及与建筑《抗震设计《。规范GB《 ,50011》的规定保持》一致等因素》本规范推荐了—各不同抗震设防【烈度:下较为安全的结构抗!震等级标准》
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? 2!)构造措施
】
! 应区别不同【的围岩条件和—施工方法《根据地下结构地震】条,件下的受力和破坏】特点有针《对性:地采取抗《震措施
》
?
地下【整体现浇钢筋混【凝土:框架:结构的变形和—破坏有以《下特点
【
— (》1)梁板构件—具有良好的延性能承!受较大的超载尤其】是瞬时作用》的动力荷载;
】
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》 (2)立!柱基:本是一种脆》性破坏是框架结构】中受力最薄弱的部位!。。和首先?遭受破坏的构—件;
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— : :(3)结构的最终毁!坏是由于立柱丧失承!。。载能:力而导致顶板被压塌!
! 因此提高地下框架!结构抗震能力的【最有效方法应是改】善立柱的受力条件】和受力特征》尽可:能用中?墙代:替立柱;当建筑要】求必须设置立柱【时尽量采用塑性性】能良好的钢管混凝土!柱;当采用钢筋混凝!土柱:时可以借《鉴建筑抗震设计规范!GB 50011的!思路如限定其轴【压比并对《箍筋的配置提—出相应的要求等【
! 对梁板构件—。的配筋构造要求则】应把重点放》在确保?其不出现剪》切破坏和充分发【挥构件的变形能力上!例如对受拉区和受】压区钢?筋合理配筋率的控】制等:由于结构纵》向侧:墙的整?体刚度较大抗—震能:力较强故原则—上中间纵向框架【的节点构造可不【按抗震要求》设计
】 与地面【建、构筑物合—建的:明挖地下结构的抗震!等级与上部》结构相同
!
, ? 采用装配式结【构时:应加:。强,接缝的连接措施以】。。增强其整体性和连续!性
【 在》不同结构的连接部】位宜采用柔性接头
!
》。 在装配【式衬砌的环向和【纵向:接头处设弹性—密封:垫以适应《地震中地层施加的】一定变形
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除上述要!求外地铁《地下结构的抗震【构造:措,施可参?照建筑抗《。震设计规范GB 】50011的有关】规定执行《
— 6 — 可液化地层及软黏!土震陷地层》的,判别与处理》
— : 1【)砂土液化判别土层!液化:的方法很多如—我国的建筑抗震设】计规:范GB 50—011和《日本:的港:口设计?规范基于标准贯入】试验和颗粒粒径累】加的方法、我国岩土!工程勘?察规范?GB 500—21推?荐的用静力触—探判别的方法以及国!外依据土层的剪【切波速或《剪应力比较的—判别方法等目前【。国内地铁《的勘察部门对液化】土层的判《别多采用单一方法】这,是,。不妥当的地铁—一旦:。破坏则后果严重加之!工程规模特别巨【大液化处理费用【高昂所以对其周边土!层的液化判别必须谨!慎从事应采》用多种方法相互印】证并:结合室内动三轴【试验和地区》工程经验进行专门的!分析而对于所—采用措施的可—靠性:也宜通过室》内试验加以确认
】
】 设计时应!根据不同情况—分析液化土》层对:结构:受力和稳定》可能产生的》影响并?采取相?应,对策作为一条—。基,本原:则不:应将未经处理—的可液化土层作为】地铁车?站天然地基的—持力层
】
? —具体对策《应根据地震烈度和】地基:土的液化程度结合液!化土:层,与车站结构的相对】位,置,关系:和结:构的施?工,方法等通过技术经济!比较后确定一—般可分为两大类
】
【 : , 》 (1)防—止支承?隧道:的,地基土液化的—措施:
【 ! ①基】底土换填应挖除全部!的液化土层;
!。
《 : : —。 ? :②采用注《浆、旋喷《或,。深层搅?拌等方法对基底【土进行加固处理深】。度应:达到可液化土层的下!。界
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《 — 【。对,基底土换填或—。加固宽?度的控制范围应根据!地基土?的处理深度来确定例!如我国?构筑:物抗:震设:计规范GB 50】191规定从基础外!缘伸出的地基处【。理宽度不应小于【基础底?面以下处理深度的1!/3且不小于2【m,
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: 】 《(2)在地层液【化后:仍使隧道保》持稳定的措施
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】 ? 》 ?①在隧道底部—设置:摩,擦桩桩插入非液化土!。。层的深?。度通过计算》确定;
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】。 》 ②将围护结!构,嵌入非液化》土层
! ? : 2)《软黏土的震陷软土地!基在地震或其—他反复荷载》作用下可能会因其】强度降低和基底土】的侧向流动产—生显著的沉》降即所谓“震—陷”鉴于工程的重】要性和使用要求的特!殊性在软土》地层中修建地铁时必!须结合具体的场【地条件对震陷问题进!行,专门分析
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