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地鐵地下結構抗震 版權信息
- ISBN：9787030515506
- 條形碼：9787030515506 ; 978-7-03-051550-6
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
地鐵地下結構抗震 內容簡介
《地鐵地下結構抗震》是國內**部專門研究地鐵地下結構抗震的學術專著，集作者近二十年在地鐵地下結構抗震領域的理論分析、數值模擬、模型試驗、震害對比及工程實踐方面的研究成果于一體，較為系統地總結和闡述了作者在地鐵地下結構地震反應的影響因素及規律、損傷破壞模擬模型和方法、破壞機理與失效模式、抗震設計理論與方法及工程應用等方面取得的系列創新性成果，并較完整地介紹了該領域的研究現狀。《地鐵地下結構抗震》構建了較為系統的地鐵地下結構抗震設計理論與方法，內容嚴謹且完整，各章內容既有聯系又相對獨立，具有重要的學術價值和工程應用參考價值。
地鐵地下結構抗震 目錄
目錄
序
前言
第1章 地下結構抗震概述 1
1.1 引言 1
1.2 地下結構震害特征 5
1.3 地下結構抗震研究方法與現狀 8
1.3.1 地下結構動力模型試驗方法 8
1.3.2 地下結構地震反應計算方法 18
1.4 本書內容安排 25
參考文獻 28
第2章 地下結構鄰近土體的動力學特性 36
2.1 引言 36
2.2 土體的動剪切模量與阻尼比 37
2.2.1 小應變動剪切模量 37
2.2.2 動剪切模量和阻尼比與剪應變幅的經驗關系 39
2.3 土的動應力-應變關系特征及其物理模型 44
2.3.1 土的動應力-應變關系特征 44
2.3.2 土動力學特性的物理模型 47
2.4 土的常用黏彈性動力學本構模型 49
2.4.1 雙曲線模型 49
2.4.2 修正Davidenkov模型 52
2.4.3 修正Matasovic模型 58
2.4.4 修正Davidenkov模型與Matasovic模型的比較 59
2.5 軟土黏彈塑性動力學本構模型 61
2.5.1 黏塑性記憶型嵌套面本構模型的建立 62
2.5.2 黏塑性記憶型嵌套面本構模型的驗證 67
2.6 飽和砂土液化大變形動力學本構模型 69
2.6.1 砂土液化大變形本構模型的建立 69
2.6.2 砂土液化大變形本構模型的驗證 73
參考文獻 76
第3章 土與地下結構非線性動力相互作用的有限元法 79
3.1 引言 79
3.2 土與地下結構動力相互作用的基本原理 79
3.3 混凝土非線性動力學損傷本構模型 82
3.3.1 混凝土動力損傷變量的概念 83
3.3.2 模型屈服函數與流動法則 84
3.3.3 混凝土動力損傷模型參數的確定 85
3.4 土與地下結構的動力接觸 86
3.4.1 接觸面的動力學行為特征 87
3.4.2 動力接觸問題的數值算法 88
3.4.3 動力接觸效應對地下結構地震反應的影響 89
3.5 相互作用體系的幾何非線性 96
3.6 計算模型地基的人工邊界 96
3.7 地震基巖面的地震動輸入 102
3.7.1 基巖地震動輸入 102
3.7.2 輸入地震動的選取 103
3.7.3 代表性的地震記錄簡介 104
3.8 非線性動力相互作用平衡方程的求解 108
3.8.1 基于隱式算法的動力平衡方程積分法 108
3.8.2 基于顯式算法的動力平衡方程積分法 110
3.8.3 動力相互作用體系兩種算法的對比 111
參考文獻 117
第4章 土-地下結構體系振動臺試驗方法與技術 120
4.1 引言 120
4.2 多介質耦合模型試驗體系相似比設計 121
4.2.1 相似比量綱分析方法 121
4.2.2 土-地下結構相互作用體系相似比設計原則 122
4.3 振動臺模型土箱的研制與測試 123
4.3.1 剛性模型土箱的研制與試驗驗證 123
4.3.2 疊置柔性土箱的研制與試驗驗證 128
4.4 模型地基和模型結構制作技術 136
4.4.1 模型地基制作技術 136
4.4.2 模型結構制作技術 137
4.5 模型試驗動力測試技術 139
4.5.1 動態信號采集系統的研制 139
4.5.2 非接觸性靜、動態位移測試技術 142
4.5.3 光纖Bragg光柵應變測試技術 153
參考文獻 157
第5章 兩層三跨框架式地鐵地下車站結構抗震研究 159
5.1 引言 159
5.2 軟土場地兩層三跨地鐵地下車站結構振動臺模型試驗 160
5.2.1 模型試驗概況 160
5.2.2 模型試驗結果與分析 164
5.3 軟土場地兩層三跨框架式地鐵地下車站結構地震反應數值模擬 167
5.3.1 地下車站結構的地震反應特征 167
5.3.2 軟弱層埋深對地下車站結構地震反應的影響 177
5.3.3 軟弱層厚度對地下車站結構地震反應的影響 185
5.4 可液化場地兩層三跨框架式地鐵地下車站結構振動臺模型試驗 192
5.4.1 模型試驗概況 192
5.4.2 模型試驗結果與分析 195
5.5 可液化場地兩層三跨框架式地下車站結構地震反應數值模擬 210
5.5.1 計算模型 210
5.5.2 車站結構周圍地基的液化特性 210
5.5.3 液化場地車站結構的上浮行為及其影響 212
5.5.4 液化場地車站結構的地震反應特征 213
5.6 覆蓋層厚度對地鐵地下車站結構地震反應的影響 216
5.6.1 覆蓋層厚度對車站結構加速度反應的影響 217
5.6.2 覆蓋層厚度對車站結構側向變形的影響 219
5.6.3 覆蓋層厚度對車站結構應力反應的影響 220
5.7 側向地連墻對地鐵地下車站結構地震反應的影響 221
5.7.1 數值計算方法 222
5.7.2 地連墻對車站結構底部地震動的影響 222
5.7.3 地連墻對車站主體結構側向變形的影響 224
5.7.4 地連墻對車站結構頂底接觸面摩擦剪力的影響 225
5.7.5 地連墻對車站結構地震破壞模式的影響 227
5.8 兩層三跨框架式地鐵地下車站結構抗震設計建議 229
5.8.1 軟土場地地下車站結構抗震設計建議 229
5.8.2 可液化場地地下車站結構抗震設計建議 230
參考文獻 231
第6章 三層三跨框架式地鐵地下車站結構的抗震研究 233
6.1 引言 233
6.2 軟弱場地三層三跨框架式車站結構振動臺模型試驗 234
6.2.1 模型試驗設計 234
6.2.2 振動臺試驗結果與分析 237
6.2.3 模型試驗與數值分析結果的對比 248
6.3 軟土場地地下車站結構地震反應數值模擬 257
6.3.1 計算模型 257
6.3.2 車站結構的地震損傷及應力 258
6.3.3 車站結構的變形 262
6.3.4 車站結構加速度反應 264
6.4 可液化場地地下車站結構地震反應模型試驗 266
6.4.1 模型試驗設計 266
6.4.2 非破壞性振動臺試驗的結果與分析 270
6.4.3 破壞性振動臺試驗的結果與分析 298
6.4.4 模型試驗與數值模擬的結果對比 305
6.5 不同場地條件下模型試驗結果的對比 320
6.5.1 地基加速度反應的對比 320
6.5.2 地下車站結構側向變形的對比 322
6.5.3 地表震陷特征 322
6.6 三層三跨框架式地下車站結構抗震設計建議 323
6.6.1 軟土場地地下車站結構抗震設計建議 323
6.6.2 可液化場地地下車站結構抗震設計建議 324
參考文獻 324
第7章 特殊結構形式的地鐵地下車站結構抗震研究 326
7.1 引言 326
7.2 三拱立柱式地下車站結構的振動臺模型試驗 327
7.2.1 振動臺模型試驗設計 327
7.2.2 振動臺模型試驗結果與分析 332
7.3 三拱立柱式地下車站結構地震反應的數值模擬 354
7.3.1 計算模型 354
7.3.2 車站結構的地震損傷及應力 356
7.3.3 車站結構的水平向加速度反應 358
7.3.4 車站結構的水平向相對位移反應 359
7.4 上下層不等跨框架式地下車站地震反應的數值模擬 363
7.4.1 計算模型 363
7.4.2 車站結構的側向位移反應 365
7.4.3 車站結構的應力反應 367
7.4.4 車站結構的地震損傷過程 369
7.4.5 車站結構側墻的動土壓力作用 372
7.5 含中柱支撐夾層板框架式地下車站結構地震反應的數值模擬 373
7.5.1 計算模型 373
7.5.2 車站結構的側向變形 374
7.5.3 車站結構的應力反應 375
7.5.4 車站結構的加速度反應 378
7.5.5 車站結構的損傷過程 379
7.6 特殊結構形式地鐵地下車站結構抗震設計建議 380
7.6.1 三拱立柱式地下車站結構抗震設計建議 380
7.6.2 上下不等跨數地下車站結構地震反應規律與抗震設計建議 380
7.6.3 含中柱支撐夾層板地下車站結構抗震設計建議 381
參考文獻 382
第8章 地鐵區間隧道地震反應的數值模擬 384
8.1 引言 384
8.2 雙線水平平行地鐵區間隧道的抗震分析 385
8.2.1 計算模型 385
8.2.2 區間隧道水平向位移和加速度反應 389
8.2.3 區間隧道的內力反應 394
8.3 雙層豎向重疊隧道的抗震分析 406
8.3.1 計算模型 406
8.3.2 隧道結構的變形 407
8.3.3 隧道的應力反應 410
8.3.4 隧道結構的水平向加速度 411
8.4 交叉隧道的抗震分析 413
8.4.1 計算模型 413
8.4.2 交叉地鐵隧道的相對水平位移反應 414
8.4.3 交叉地鐵隧道交叉段的應力反應 417
8.4.4 交叉地鐵隧道交叉段的水平向加速度反應 422
8.5 區間隧道抗震設計建議 423
8.5.1 水平雙線平行隧道抗震設計建議 423
8.5.2 雙層豎向重疊隧道抗震設計建議 424
8.5.3 交叉隧道抗震設計建議 425
參考文獻 425
第9章 地鐵地下結構抗震設計的簡化分析方法 427
9.1 引言 427
9.2 地震系數法 427
9.2.1 地震系數法原理 427
9.2.2 地震土壓力計算方法 428
9.3 自由場變形法 430
9.3.1 自由場變形法原理 430
9.3.2 自由場變形的確定方法 431
9.3.3 計算實例 434
9.4 土-結構相互作用系數法 435
9.4.1 土-結構相互作用系數法基本原理 435
9.4.2 環形隧道的橫向變形和內力 435
9.4.3 環形隧道的橫向變形與內力 437
9.4.4 矩形隧道的橫向變形和內力 440
9.4.5 計算實例 445
9.5 反應位移法 452
9.5.1 反應位移法原理 452
9.5.2 隧道和地下車站橫向地震反應的反應位移法 453
9.5.3 隧道縱向地震反應的反應位移法 456
9.5.4 基于PROSHAKE和ABAQUS軟件的反應位移法 457
9.5.5 反應位移法中自由場地側向位移反應特征 458
9.5.6 計算實例 464
9.6 反應加速度法 467
9.6.1 反應加速度法原理 467
9.6.2 基于PROSHAKE和ABAQUS軟件的反應加速度法 467
9.7 Pushover法 468
9.7.1 水平荷載分布形式 469
9.7.2 目標位移的確定 469
9.7.3 地下結構Pushover法計算步驟 470
9.7
序
前言
第1章 地下結構抗震概述 1
1.1 引言 1
1.2 地下結構震害特征 5
1.3 地下結構抗震研究方法與現狀 8
1.3.1 地下結構動力模型試驗方法 8
1.3.2 地下結構地震反應計算方法 18
1.4 本書內容安排 25
參考文獻 28
第2章 地下結構鄰近土體的動力學特性 36
2.1 引言 36
2.2 土體的動剪切模量與阻尼比 37
2.2.1 小應變動剪切模量 37
2.2.2 動剪切模量和阻尼比與剪應變幅的經驗關系 39
2.3 土的動應力-應變關系特征及其物理模型 44
2.3.1 土的動應力-應變關系特征 44
2.3.2 土動力學特性的物理模型 47
2.4 土的常用黏彈性動力學本構模型 49
2.4.1 雙曲線模型 49
2.4.2 修正Davidenkov模型 52
2.4.3 修正Matasovic模型 58
2.4.4 修正Davidenkov模型與Matasovic模型的比較 59
2.5 軟土黏彈塑性動力學本構模型 61
2.5.1 黏塑性記憶型嵌套面本構模型的建立 62
2.5.2 黏塑性記憶型嵌套面本構模型的驗證 67
2.6 飽和砂土液化大變形動力學本構模型 69
2.6.1 砂土液化大變形本構模型的建立 69
2.6.2 砂土液化大變形本構模型的驗證 73
參考文獻 76
第3章 土與地下結構非線性動力相互作用的有限元法 79
3.1 引言 79
3.2 土與地下結構動力相互作用的基本原理 79
3.3 混凝土非線性動力學損傷本構模型 82
3.3.1 混凝土動力損傷變量的概念 83
3.3.2 模型屈服函數與流動法則 84
3.3.3 混凝土動力損傷模型參數的確定 85
3.4 土與地下結構的動力接觸 86
3.4.1 接觸面的動力學行為特征 87
3.4.2 動力接觸問題的數值算法 88
3.4.3 動力接觸效應對地下結構地震反應的影響 89
3.5 相互作用體系的幾何非線性 96
3.6 計算模型地基的人工邊界 96
3.7 地震基巖面的地震動輸入 102
3.7.1 基巖地震動輸入 102
3.7.2 輸入地震動的選取 103
3.7.3 代表性的地震記錄簡介 104
3.8 非線性動力相互作用平衡方程的求解 108
3.8.1 基于隱式算法的動力平衡方程積分法 108
3.8.2 基于顯式算法的動力平衡方程積分法 110
3.8.3 動力相互作用體系兩種算法的對比 111
參考文獻 117
第4章 土-地下結構體系振動臺試驗方法與技術 120
4.1 引言 120
4.2 多介質耦合模型試驗體系相似比設計 121
4.2.1 相似比量綱分析方法 121
4.2.2 土-地下結構相互作用體系相似比設計原則 122
4.3 振動臺模型土箱的研制與測試 123
4.3.1 剛性模型土箱的研制與試驗驗證 123
4.3.2 疊置柔性土箱的研制與試驗驗證 128
4.4 模型地基和模型結構制作技術 136
4.4.1 模型地基制作技術 136
4.4.2 模型結構制作技術 137
4.5 模型試驗動力測試技術 139
4.5.1 動態信號采集系統的研制 139
4.5.2 非接觸性靜、動態位移測試技術 142
4.5.3 光纖Bragg光柵應變測試技術 153
參考文獻 157
第5章 兩層三跨框架式地鐵地下車站結構抗震研究 159
5.1 引言 159
5.2 軟土場地兩層三跨地鐵地下車站結構振動臺模型試驗 160
5.2.1 模型試驗概況 160
5.2.2 模型試驗結果與分析 164
5.3 軟土場地兩層三跨框架式地鐵地下車站結構地震反應數值模擬 167
5.3.1 地下車站結構的地震反應特征 167
5.3.2 軟弱層埋深對地下車站結構地震反應的影響 177
5.3.3 軟弱層厚度對地下車站結構地震反應的影響 185
5.4 可液化場地兩層三跨框架式地鐵地下車站結構振動臺模型試驗 192
5.4.1 模型試驗概況 192
5.4.2 模型試驗結果與分析 195
5.5 可液化場地兩層三跨框架式地下車站結構地震反應數值模擬 210
5.5.1 計算模型 210
5.5.2 車站結構周圍地基的液化特性 210
5.5.3 液化場地車站結構的上浮行為及其影響 212
5.5.4 液化場地車站結構的地震反應特征 213
5.6 覆蓋層厚度對地鐵地下車站結構地震反應的影響 216
5.6.1 覆蓋層厚度對車站結構加速度反應的影響 217
5.6.2 覆蓋層厚度對車站結構側向變形的影響 219
5.6.3 覆蓋層厚度對車站結構應力反應的影響 220
5.7 側向地連墻對地鐵地下車站結構地震反應的影響 221
5.7.1 數值計算方法 222
5.7.2 地連墻對車站結構底部地震動的影響 222
5.7.3 地連墻對車站主體結構側向變形的影響 224
5.7.4 地連墻對車站結構頂底接觸面摩擦剪力的影響 225
5.7.5 地連墻對車站結構地震破壞模式的影響 227
5.8 兩層三跨框架式地鐵地下車站結構抗震設計建議 229
5.8.1 軟土場地地下車站結構抗震設計建議 229
5.8.2 可液化場地地下車站結構抗震設計建議 230
參考文獻 231
第6章 三層三跨框架式地鐵地下車站結構的抗震研究 233
6.1 引言 233
6.2 軟弱場地三層三跨框架式車站結構振動臺模型試驗 234
6.2.1 模型試驗設計 234
6.2.2 振動臺試驗結果與分析 237
6.2.3 模型試驗與數值分析結果的對比 248
6.3 軟土場地地下車站結構地震反應數值模擬 257
6.3.1 計算模型 257
6.3.2 車站結構的地震損傷及應力 258
6.3.3 車站結構的變形 262
6.3.4 車站結構加速度反應 264
6.4 可液化場地地下車站結構地震反應模型試驗 266
6.4.1 模型試驗設計 266
6.4.2 非破壞性振動臺試驗的結果與分析 270
6.4.3 破壞性振動臺試驗的結果與分析 298
6.4.4 模型試驗與數值模擬的結果對比 305
6.5 不同場地條件下模型試驗結果的對比 320
6.5.1 地基加速度反應的對比 320
6.5.2 地下車站結構側向變形的對比 322
6.5.3 地表震陷特征 322
6.6 三層三跨框架式地下車站結構抗震設計建議 323
6.6.1 軟土場地地下車站結構抗震設計建議 323
6.6.2 可液化場地地下車站結構抗震設計建議 324
參考文獻 324
第7章 特殊結構形式的地鐵地下車站結構抗震研究 326
7.1 引言 326
7.2 三拱立柱式地下車站結構的振動臺模型試驗 327
7.2.1 振動臺模型試驗設計 327
7.2.2 振動臺模型試驗結果與分析 332
7.3 三拱立柱式地下車站結構地震反應的數值模擬 354
7.3.1 計算模型 354
7.3.2 車站結構的地震損傷及應力 356
7.3.3 車站結構的水平向加速度反應 358
7.3.4 車站結構的水平向相對位移反應 359
7.4 上下層不等跨框架式地下車站地震反應的數值模擬 363
7.4.1 計算模型 363
7.4.2 車站結構的側向位移反應 365
7.4.3 車站結構的應力反應 367
7.4.4 車站結構的地震損傷過程 369
7.4.5 車站結構側墻的動土壓力作用 372
7.5 含中柱支撐夾層板框架式地下車站結構地震反應的數值模擬 373
7.5.1 計算模型 373
7.5.2 車站結構的側向變形 374
7.5.3 車站結構的應力反應 375
7.5.4 車站結構的加速度反應 378
7.5.5 車站結構的損傷過程 379
7.6 特殊結構形式地鐵地下車站結構抗震設計建議 380
7.6.1 三拱立柱式地下車站結構抗震設計建議 380
7.6.2 上下不等跨數地下車站結構地震反應規律與抗震設計建議 380
7.6.3 含中柱支撐夾層板地下車站結構抗震設計建議 381
參考文獻 382
第8章 地鐵區間隧道地震反應的數值模擬 384
8.1 引言 384
8.2 雙線水平平行地鐵區間隧道的抗震分析 385
8.2.1 計算模型 385
8.2.2 區間隧道水平向位移和加速度反應 389
8.2.3 區間隧道的內力反應 394
8.3 雙層豎向重疊隧道的抗震分析 406
8.3.1 計算模型 406
8.3.2 隧道結構的變形 407
8.3.3 隧道的應力反應 410
8.3.4 隧道結構的水平向加速度 411
8.4 交叉隧道的抗震分析 413
8.4.1 計算模型 413
8.4.2 交叉地鐵隧道的相對水平位移反應 414
8.4.3 交叉地鐵隧道交叉段的應力反應 417
8.4.4 交叉地鐵隧道交叉段的水平向加速度反應 422
8.5 區間隧道抗震設計建議 423
8.5.1 水平雙線平行隧道抗震設計建議 423
8.5.2 雙層豎向重疊隧道抗震設計建議 424
8.5.3 交叉隧道抗震設計建議 425
參考文獻 425
第9章 地鐵地下結構抗震設計的簡化分析方法 427
9.1 引言 427
9.2 地震系數法 427
9.2.1 地震系數法原理 427
9.2.2 地震土壓力計算方法 428
9.3 自由場變形法 430
9.3.1 自由場變形法原理 430
9.3.2 自由場變形的確定方法 431
9.3.3 計算實例 434
9.4 土-結構相互作用系數法 435
9.4.1 土-結構相互作用系數法基本原理 435
9.4.2 環形隧道的橫向變形和內力 435
9.4.3 環形隧道的橫向變形與內力 437
9.4.4 矩形隧道的橫向變形和內力 440
9.4.5 計算實例 445
9.5 反應位移法 452
9.5.1 反應位移法原理 452
9.5.2 隧道和地下車站橫向地震反應的反應位移法 453
9.5.3 隧道縱向地震反應的反應位移法 456
9.5.4 基于PROSHAKE和ABAQUS軟件的反應位移法 457
9.5.5 反應位移法中自由場地側向位移反應特征 458
9.5.6 計算實例 464
9.6 反應加速度法 467
9.6.1 反應加速度法原理 467
9.6.2 基于PROSHAKE和ABAQUS軟件的反應加速度法 467
9.7 Pushover法 468
9.7.1 水平荷載分布形式 469
9.7.2 目標位移的確定 469
9.7.3 地下結構Pushover法計算步驟 470
9.7
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