6.6 】 ,。隧道与地下车站【结构横向地》震反应计算的反应】位移法
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6.》6,。。.1 反应位移】法认:为地下结构在地震时!的反应?主要取决于周围土层!的变形而《惯性力的影响相【对较小进行反—应位移法《计算时在计》算模型中引入地【基弹簧来反映—结构周围土层—。对结构的《约束作用《同时可以《定量表示两者间的】相互影响将土层在地!。震作用?下产生的变形通【过地基弹簧以静【荷载的形式》作用在结构上同【时考虑结构周—围剪力以及》结构自身的惯性【力采:用静力方《法,。计,算结:构的地?震反应
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计—算模型中结构周围土!体,采用地?基弹簧?表示包?括,压缩弹簧和》剪切弹簧《;结构一般采用【。梁单元?进行建模《根据需要也可—以,。采用其他单元—类,型
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? 反应》位移法?适用于土层比较均匀!埋深一般不大于30!m的地下《。结构抗震《设计分析
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6《.6.?2 在计算—模型中以集中地基弹!簧来反映《。一,定面积的土层作用因!此需要将基床系数】。(即单?位面积地《基弹簧刚《度,),乘以作用面积换【算为相应的地—基弹簧刚度地基弹】簧影响长度一般为集!中地基弹簧》间距
】 , 基床》系数:的确定比较复杂不仅!与结构外缘的—做法(防水、防腐】等构造?。),、场地土质相关还和!隧道结?构的施工工法(明】挖、盾?。。。。构、新奥法等)以及!地震动水《平密切相《关,研,究表明地基弹—簧刚度的大小对【。使用该方法进行抗震!计算的?最终:结果:起到:较大的影响》。因此基床系数取值正!确与否直接影响该】方法的?计算精度
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《。 基床系数可以】采,用静力有限元法(】图3)进行计算取一!定宽度和深度的【。。土层有限元》。模,。型除去结构位—置处土体将模—型侧面和底面边界固!定在此模型》。中土层的弹性—。常数根据地震反应】分析或场《地试验确定在孔洞的!各个方向施加均【布荷载q《。然后分别计算各种】荷载条件下的变形】δ得到基《床系:数K=q/δ出于简!化考虑假设》结构同一个面—上的:弹簧相同即》。。弹簧:刚度一致因》此结:构在均布《荷载q作用下—某一面的变形—δ应为该《面各结点变形的平】均值:其,中对于矩形》结构而言顶底—板位置处基床—系数不同应》分别进行计算
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? 用该方法进行!。计,算,时对于本规范—中的不同地震动【水,平土体的刚度应通】过一维土层反—应分析得到的土体】有效弹性模量—作为输入参》数
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采】用,静力有限元》法计算地基弹簧也】可以:在计算模型》(图3)《的结构处施加—单位:强制位移δ求出反】力然后根《据反力求出基床系】数
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:图3: 采用静力有限】元法计算基床系【数,
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? ? 现行国家》标准地下铁道、轻轨!交通岩土工程勘察规!范GB 50—307也给出了【。通过地质勘》察和工程经验确定基!床系数的方法
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】对于矩?形结构日本铁道【构造:物等设计《。标准·同解说(【19:99)?的规定地基弹簧【刚度也可按下—列公式计算
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? 式中Kh水平】基床系数;
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— K】。v竖向基床》系数:。
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》对于圆形结构—日本土木研究所资料!大型地下结构—抗震设计方法指【南规定?。地基弹?簧刚度也可按下列公!式计算
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》 式中G—地基剪切模量可取】等,。效剪切模量》;
【 》 R圆【形结构半径
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:6.6.3》、6:.6.4 土层位!移,可以采用动力有限元!方,法等数值方法进【行计算?目,前可供选择的—较为成熟的一维【土层地震反应分析程!序有Pr《oShake、【EERA、》RSLNLM—等也可?以采用通用有—限元:分析:。软件MSC.M【arc等进行计算】
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》 在进行【工程场地地》震安全性评价工【作中要求直接—提供场?地地震动位移随深】度,的变化结《果设计?中可以直《接采用其结果对【未进:行,工程:场,地地震?安全性?评价工作的建议可】按附录E确定位移随!深度的变化附录E中!场地深度50—m处的?地震动峰值位移取值!为,场,地,自由地?表,地,震动峰值位移的1】/2场?地地震动峰值位移】随,土层深度《增加而?线性:减小但考虑》最大减小《值为场?地自由地表地震动】峰值位移的1/【2场地深度超过50!m处的?地,震动峰值位移均取】为,场地自由《。。地表地震动峰值【位移的1《。/,。2
】 在《反应位移法中—根据地下结构—顶底板位置》处自:由土层发生》。最大:相对位移时》。刻的土层位移分布确!。定土层相对位移【即相对于结构底板】位置处的位移并施加!于结构两侧面压【缩弹簧及上部剪切弹!簧远离结《构,的端:部结构自身的惯【性力可将结构物的质!量乘以最大加速【度来:。计算作为集中—力可:。以作用在《结构形?心上:为提高计算精—度,也可以按照》各部位的最大加速度!计算结构的》水平惯性力并施加】在相应的结构部位】。上结构?上下表面的土层【剪力可由自由场【土层地震反应分【。析来获得等于地震】作,用下结构上下表【面,处,自由土层的剪力;也!可以采用《反应谱法计算—。土层位移通过土层】位,移微分确《定土层应变最终通】过物理?关系计算土》层剪力
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为了真实!地反映地下结构【在,地震作用下的反应】在计算?中应考虑重力的影】响,当不考虑结构非线性!时可将重《力引起的结构反应】。与地震引《起的结构反应进行】组合作为《地震作用下结构的真!实反:应当需要考虑结【构非线性《影响时重力作用将】影响结构的非线性】特,性需要同时考虑重力!作用与地《震作用同时考虑重力!作用与地震作—用时首先计》算自重?作用下模《型的应力《场在初始应力—场的基础《上计算?地震作用《。下结构的反应
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