換乘車站抗震設(shè)計動力時程法實例分析

錢魏魏 張正

摘 要 以徐州地鐵2號線漢源大道站為例，采用抗震計算方法動力時程分析法進(jìn)行抗震計算分析，簡述抗震計算方法原則及動力時程法基本原理，運(yùn)用巖土工程軟件MIDAS-GTS對地鐵車站進(jìn)行時程分析方法計算，獲得結(jié)構(gòu)在設(shè)防地震下的內(nèi)力和變形、罕遇地震下的變形。計算結(jié)果表明，車站層間位移角滿足規(guī)范限值要求，結(jié)構(gòu)按照正常使用工況配筋能夠滿足抗震設(shè)防的要求，抗震工況對構(gòu)件截面尺寸及配筋不起控制作用，研究結(jié)論可為類似工程抗震設(shè)計提供參考。

關(guān)鍵詞 MIDAS-GTS;抗震計算;地鐵車站;動力時程分析法

1工程概述

1.1 工程概況

漢源大道站為徐州市軌道交通2號線與4號線的換乘站，西接市政府站，東連新元大道站。車站位于昆侖大道與漢源大道交叉路口，沿昆侖大道北側(cè)東西向敷設(shè)。徐州市地區(qū)的抗震設(shè)防烈度為7 度，設(shè)計基本地震加速度值為0.10g，第二組。根據(jù)規(guī)范要求遇有下述情況時，尚應(yīng)進(jìn)行動力時程分析： ①地下結(jié)構(gòu)縱向的斷面變化較大或在橫向有結(jié)構(gòu)連接;②地質(zhì)條件沿地下結(jié)構(gòu)縱向變化較大，軟硬不均;③隧道線路存在小半徑曲線。對應(yīng)規(guī)范要求，漢源大道站為2號線與4號線換乘站，在換乘節(jié)點處地下結(jié)構(gòu)縱向的斷面變化較大，需要進(jìn)行動力時程分析[1]。

2車站抗震計算

2.1 計算模型

采用三維整體建模。地基基礎(chǔ)采用六面體實體單元進(jìn)行模擬，車站結(jié)構(gòu)采用梁單元和板單元等結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行模擬，邊界采用粘-彈性人工邊界進(jìn)行模擬。根據(jù)安評報告所提供的三個加速度時程數(shù)據(jù)，分別進(jìn)行分析，選取最不利加速度時程進(jìn)行計算。有限元計算模型如圖2-1所示。

為了進(jìn)行結(jié)構(gòu)層間位移及層間位移差的比較，根據(jù)動力時程分析中結(jié)構(gòu)位移和內(nèi)力的分布規(guī)律，選擇車站主體結(jié)構(gòu)上6個橫斷面進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)果考察，斷面選取如圖2-2所示，所選擇的斷面主要包括車站標(biāo)準(zhǔn)斷面及變截面處的斷面[2]。

2.2 計算參數(shù)及工況

車站深度范圍內(nèi)根據(jù)鉆孔揭露，場地表層分布：①1雜填土;②4-2粉質(zhì)黏土;②4-3粉質(zhì)黏土;②5-3砂質(zhì)粉土;⑤3-4黏土;⑦1-1-3中分化粉砂巖。地層物理力學(xué)參數(shù)詳見表1

根據(jù)地震安評報告的內(nèi)容及抗震設(shè)計條件，選取設(shè)防地震下三條地震波（荷載1～荷載3）及罕遇地震下的三條地震波（荷載4～荷載6），波形圖如下圖所示。

3抗震計算結(jié)果

4結(jié)束語

在設(shè)防地震作用下，主體結(jié)構(gòu)最大層間位移差為14.3mm，最大層間位移角為1/892，滿足不大于1/550的要求;結(jié)構(gòu)設(shè)計滿足抗震性能Ⅰ要求。

在罕遇地震作用下，斷面最大層間位移角為1/512，滿足不大于1/250的要求;結(jié)構(gòu)設(shè)計滿足抗震性能Ⅱ要求。

位移最大值均出現(xiàn)在車站的端頭井處，這是由于車站的換乘節(jié)點對齊附近區(qū)域起到了約束的作用，在車站端部約束作用減小，位移增大。

以上結(jié)論經(jīng)由抗震專項報告專家審查會論證，本次選取數(shù)據(jù)合理，計算方法正確、結(jié)論合理可靠。

參考文獻(xiàn)

[1] 禹海濤，袁勇，張中杰，等.反應(yīng)位移法在復(fù)雜地下結(jié)構(gòu)抗震中的應(yīng)用[J].地下空間與工程學(xué)報，2011，7（5）：857-862.

[2] 熊健.換乘節(jié)點動力時程法三維抗震計算對比分析[J].鐵道建筑技術(shù)，2017（12）：24-27.