目錄
序
前言
第1章 地下結(jié)構(gòu)抗震概述 1
1.1 引言 1
1.2 地下結(jié)構(gòu)震害特征 5
1.3 地下結(jié)構(gòu)抗震研究方法與現(xiàn)狀 8
1.3.1 地下結(jié)構(gòu)動(dòng)力模型試驗(yàn)方法 8
1.3.2 地下結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)計(jì)算方法 18
1.4 本書內(nèi)容安排 25
參考文獻(xiàn) 28
第2章 地下結(jié)構(gòu)鄰近土體的動(dòng)力學(xué)特性 36
2.1 引言 36
2.2 土體的動(dòng)剪切模量與阻尼比 37
2.2.1 小應(yīng)變動(dòng)剪切模量 37
2.2.2 動(dòng)剪切模量和阻尼比與剪應(yīng)變幅的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系 39
2.3 土的動(dòng)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系特征及其物理模型 44
2.3.1 土的動(dòng)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系特征 44
2.3.2 土動(dòng)力學(xué)特性的物理模型 47
2.4 土的常用黏彈性動(dòng)力學(xué)本構(gòu)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(dòng)力學(xué)本構(gòu)模型 61
2.5.1 黏塑性記憶型嵌套面本構(gòu)模型的建立 62
2.5.2 黏塑性記憶型嵌套面本構(gòu)模型的驗(yàn)證 67
2.6 飽和砂土液化大變形動(dòng)力學(xué)本構(gòu)模型 69
2.6.1 砂土液化大變形本構(gòu)模型的建立 69
2.6.2 砂土液化大變形本構(gòu)模型的驗(yàn)證 73
參考文獻(xiàn) 76
第3章 土與地下結(jié)構(gòu)非線性動(dòng)力相互作用的有限元法 79
3.1 引言 79
3.2 土與地下結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用的基本原理 79
3.3 混凝土非線性動(dòng)力學(xué)損傷本構(gòu)模型 82
3.3.1 混凝土動(dòng)力損傷變量的概念 83
3.3.2 模型屈服函數(shù)與流動(dòng)法則 84
3.3.3 混凝土動(dòng)力損傷模型參數(shù)的確定 85
3.4 土與地下結(jié)構(gòu)的動(dòng)力接觸 86
3.4.1 接觸面的動(dòng)力學(xué)行為特征 87
3.4.2 動(dòng)力接觸問題的數(shù)值算法 88
3.4.3 動(dòng)力接觸效應(yīng)對(duì)地下結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的影響 89
3.5 相互作用體系的幾何非線性 96
3.6 計(jì)算模型地基的人工邊界 96
3.7 地震基巖面的地震動(dòng)輸入 102
3.7.1 基巖地震動(dòng)輸入 102
3.7.2 輸入地震動(dòng)的選取 103
3.7.3 代表性的地震記錄簡(jiǎn)介 104
3.8 非線性動(dòng)力相互作用平衡方程的求解 108
3.8.1 基于隱式算法的動(dòng)力平衡方程積分法 108
3.8.2 基于顯式算法的動(dòng)力平衡方程積分法 110
3.8.3 動(dòng)力相互作用體系兩種算法的對(duì)比 111
參考文獻(xiàn) 117
第4章 土-地下結(jié)構(gòu)體系振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)方法與技術(shù) 120
4.1 引言 120
4.2 多介質(zhì)耦合模型試驗(yàn)體系相似比設(shè)計(jì) 121
4.2.1 相似比量綱分析方法 121
4.2.2 土-地下結(jié)構(gòu)相互作用體系相似比設(shè)計(jì)原則 122
4.3 振動(dòng)臺(tái)模型土箱的研制與測(cè)試 123
4.3.1 剛性模型土箱的研制與試驗(yàn)驗(yàn)證 123
4.3.2 疊置柔性土箱的研制與試驗(yàn)驗(yàn)證 128
4.4 模型地基和模型結(jié)構(gòu)制作技術(shù) 136
4.4.1 模型地基制作技術(shù) 136
4.4.2 模型結(jié)構(gòu)制作技術(shù) 137
4.5 模型試驗(yàn)動(dòng)力測(cè)試技術(shù) 139
4.5.1 動(dòng)態(tài)信號(hào)采集系統(tǒng)的研制 139
4.5.2 非接觸性靜、動(dòng)態(tài)位移測(cè)試技術(shù) 142
4.5.3 光纖Bragg光柵應(yīng)變測(cè)試技術(shù) 153
參考文獻(xiàn) 157
第5章 兩層三跨框架式地鐵地下車站結(jié)構(gòu)抗震研究 159
5.1 引言 159
5.2 軟土場(chǎng)地兩層三跨地鐵地下車站結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn) 160
5.2.1 模型試驗(yàn)概況 160
5.2.2 模型試驗(yàn)結(jié)果與分析 164
5.3 軟土場(chǎng)地兩層三跨框架式地鐵地下車站結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)數(shù)值模擬 167
5.3.1 地下車站結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)特征 167
5.3.2 軟弱層埋深對(duì)地下車站結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的影響 177
5.3.3 軟弱層厚度對(duì)地下車站結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的影響 185
5.4 可液化場(chǎng)地兩層三跨框架式地鐵地下車站結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn) 192
5.4.1 模型試驗(yàn)概況 192
5.4.2 模型試驗(yàn)結(jié)果與分析 195
5.5 可液化場(chǎng)地兩層三跨框架式地下車站結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)數(shù)值模擬 210
5.5.1 計(jì)算模型 210
5.5.2 車站結(jié)構(gòu)周圍地基的液化特性 210
5.5.3 液化場(chǎng)地車站結(jié)構(gòu)的上浮行為及其影響 212
5.5.4 液化場(chǎng)地車站結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)特征 213
5.6 覆蓋層厚度對(duì)地鐵地下車站結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的影響 216
5.6.1 覆蓋層厚度對(duì)車站結(jié)構(gòu)加速度反應(yīng)的影響 217
5.6.2 覆蓋層厚度對(duì)車站結(jié)構(gòu)側(cè)向變形的影響 219
5.6.3 覆蓋層厚度對(duì)車站結(jié)構(gòu)應(yīng)力反應(yīng)的影響 220
5.7 側(cè)向地連墻對(duì)地鐵地下車站結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的影響 221
5.7.1 數(shù)值計(jì)算方法 222
5.7.2 地連墻對(duì)車站結(jié)構(gòu)底部地震動(dòng)的影響 222
5.7.3 地連墻對(duì)車站主體結(jié)構(gòu)側(cè)向變形的影響 224
5.7.4 地連墻對(duì)車站結(jié)構(gòu)頂?shù)捉佑|面摩擦剪力的影響 225
5.7.5 地連墻對(duì)車站結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)建議 229
5.8.1 軟土場(chǎng)地地下車站結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)建議 229
5.8.2 可液化場(chǎng)地地下車站結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)建議 230
參考文獻(xiàn) 231
第6章 三層三跨框架式地鐵地下車站結(jié)構(gòu)的抗震研究 233
6.1 引言 233
6.2 軟弱場(chǎng)地三層三跨框架式車站結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn) 234
6.2.1 模型試驗(yàn)設(shè)計(jì) 234
6.2.2 振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)結(jié)果與分析 237
6.2.3 模型試驗(yàn)與數(shù)值分析結(jié)果的對(duì)比 248
6.3 軟土場(chǎng)地地下車站結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)數(shù)值模擬 257
6.3.1 計(jì)算模型 257
6.3.2 車站結(jié)構(gòu)的地震損傷及應(yīng)力 258
6.3.3 車站結(jié)構(gòu)的變形 262
6.3.4 車站結(jié)構(gòu)加速度反應(yīng) 264
6.4 可液化場(chǎng)地地下車站結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)模型試驗(yàn) 266
6.4.1 模型試驗(yàn)設(shè)計(jì) 266
6.4.2 非破壞性振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的結(jié)果與分析 270
6.4.3 破壞性振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的結(jié)果與分析 298
6.4.4 模型試驗(yàn)與數(shù)值模擬的結(jié)果對(duì)比 305
6.5 不同場(chǎng)地條件下模型試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比 320
6.5.1 地基加速度反應(yīng)的對(duì)比 320
6.5.2 地下車站結(jié)構(gòu)側(cè)向變形的對(duì)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(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)建議 323
6.6.1 軟土場(chǎng)地地下車站結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)建議 323
6.6.2 可液化場(chǎng)地地下車站結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)建議 324
參考文獻(xiàn) 324
第7章 特殊結(jié)構(gòu)形式的地鐵地下車站結(jié)構(gòu)抗震研究 326
7.1 引言 326
7.2 三拱立柱式地下車站結(jié)構(gòu)的振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn) 327
7.2.1 振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)設(shè)計(jì) 327
7.2.2 振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)結(jié)果與分析 332
7.3 三拱立柱式地下車站結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的數(shù)值模擬 354
7.3.1 計(jì)算模型 354
7.3.2 車站結(jié)構(gòu)的地震損傷及應(yīng)力 356
7.3.3 車站結(jié)構(gòu)的水平向加速度反應(yīng) 358
7.3.4 車站結(jié)構(gòu)的水平向相對(duì)位移反應(yīng) 359
7.4 上下層不等跨框架式地下車站地震反應(yīng)的數(shù)值模擬 363
7.4.1 計(jì)算模型 363
7.4.2 車站結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移反應(yīng) 365
7.4.3 車站結(jié)構(gòu)的應(yīng)力反應(yīng) 367
7.4.4 車站結(jié)構(gòu)的地震損傷過程 369
7.4.5 車站結(jié)構(gòu)側(cè)墻的動(dòng)土壓力作用 372
7.5 含中柱支撐夾層板框架式地下車站結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的數(shù)值模擬 373
7.5.1 計(jì)算模型 373
7.5.2 車站結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形 374
7.5.3 車站結(jié)構(gòu)的應(yīng)力反應(yīng) 375
7.5.4 車站結(jié)構(gòu)的加速度反應(yīng) 378
7.5.5 車站結(jié)構(gòu)的損傷過程 379
7.6 特殊結(jié)構(gòu)形式地鐵地下車站結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)建議 380
7.6.1 三拱立柱式地下車站結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)建議 380
7.6.2 上下不等跨數(shù)地下車站結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)規(guī)律與抗震設(shè)計(jì)建議 380
7.6.3 含中柱支撐夾層板地下車站結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)建議 381
參考文獻(xiàn) 382
第8章 地鐵區(qū)間隧道地震反應(yīng)的數(shù)值模擬 384
8.1 引言 384
8.2 雙線水平平行地鐵區(qū)間隧道的抗震分析 385
8.2.1 計(jì)算模型 385
8.2.2 區(qū)間隧道水平向位移和加速度反應(yīng) 389
8.2.3 區(qū)間隧道的內(nèi)力反應(yīng) 394
8.3 雙層豎向重疊隧道的抗震分析 406
8.3.1 計(jì)算模型 406
8.3.2 隧道結(jié)構(gòu)的變形 407
8.3.3 隧道的應(yīng)力反應(yīng) 410
8.3.4 隧道結(jié)構(gòu)的水平向加速度 411
8.4 交叉隧道的抗震分析 413
8.4.1 計(jì)算模型 413
8.4.2 交叉地鐵隧道的相對(duì)水平位移反應(yīng) 414
8.4.3 交叉地鐵隧道交叉段的應(yīng)力反應(yīng) 417
8.4.4 交叉地鐵隧道交叉段的水平向加速度反應(yīng) 422
8.5 區(qū)間隧道抗震設(shè)計(jì)建議 423
8.5.1 水平雙線平行隧道抗震設(shè)計(jì)建議 423
8.5.2 雙層豎向重疊隧道抗震設(shè)計(jì)建議 424
8.5.3 交叉隧道抗震設(shè)計(jì)建議 425
參考文獻(xiàn) 425
第9章 地鐵地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)化分析方法 427
9.1 引言 427
9.2 地震系數(shù)法 427
9.2.1 地震系數(shù)法原理 427
9.2.2 地震土壓力計(jì)算方法 428
9.3 自由場(chǎng)變形法 430
9.3.1 自由場(chǎng)變形法原理 430
9.3.2 自由場(chǎng)變形的確定方法 431
9.3.3 計(jì)算實(shí)例 434
9.4 土-結(jié)構(gòu)相互作用系數(shù)法 435
9.4.1 土-結(jié)構(gòu)相互作用系數(shù)法基本原理 435
9.4.2 環(huán)形隧道的橫向變形和內(nèi)力 435
9.4.3 環(huán)形隧道的橫向變形與內(nèi)力 437
9.4.4 矩形隧道的橫向變形和內(nèi)力 440
9.4.5 計(jì)算實(shí)例 445
9.5 反應(yīng)位移法 452
9.5.1 反應(yīng)位移法原理 452
9.5.2 隧道和地下車站橫向地震反應(yīng)的反應(yīng)位移法 453
9.5.3 隧道縱向地震反應(yīng)的反應(yīng)位移法 456
9.5.4 基于PROSHAKE和ABAQUS軟件的反應(yīng)位移法 457
9.5.5 反應(yīng)位移法中自由場(chǎng)地側(cè)向位移反應(yīng)特征 458
9.5.6 計(jì)算實(shí)例 464
9.6 反應(yīng)加速度法 467
9.6.1 反應(yīng)加速度法原理 467
9.6.2 基于PROSHAKE和ABAQUS軟件的反應(yīng)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(biāo)位移的確定 469
9.7.3 地下結(jié)構(gòu)Pushover法計(jì)算步驟 470
9.7.4 計(jì)算實(shí)例 470
9.8 集中質(zhì)量法 476
9.8.1 自由場(chǎng)地震分析的集中質(zhì)量計(jì)算模型 476
9.8.2 地下結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的集中質(zhì)量計(jì)算模型 476
9.8.3 運(yùn)動(dòng)方程 477
9.8.4 地震反應(yīng)簡(jiǎn)化分析方法的參數(shù)確定 480
9.8.5 計(jì)算實(shí)例 483
9.9 不同抗震設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化分析方法比較 488
參考文獻(xiàn) 494