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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3》。0m: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
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》 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
】。
《 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G?B 50307【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(—1999《),。的规定地基弹簧刚度!也可按下列公—式计:算
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—式中K?h水平?基床系数;
】
? ? Kv!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;
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《 ? , ? 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、R【。SLNLM》等也可以采用—。通用:有限元分析软件【MSC.Marc】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】50m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
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— 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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