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埋深对地下结构地震液化响应的影响
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【建筑中级职称论文】摘 要:应用非线性液固两相体动力有限元方法研究饱和可液化土中地下结构在水平地震作用下埋深的响应。分析了地震液化情况下地下结构埋深对于结构上浮、加速度、水平位移以及响应结构内力的影响,讨论了非液化土中地铁地下结构地震响应随埋深的影响。结果表明,埋深的增加可以减少地铁地下结构由于土体液化所导致的结构上浮;同时,虽然地下结构地震作用所导致的内力随着埋深的增加有小幅度的上升,但由于深埋地铁地下结构的强度往往比浅埋的为高,因此在相同水平地震的作用下,浅埋地铁结构可能更加危险。
关键词:地下结构;液化;埋深
在地震作用下,地下结构在不同埋深情况下的地震响应不同,而位于饱和可液化土中的地下结构,由于地震液化的作用,其在不同埋深下的响应更加复杂。对于埋深影响的研究,目前基本局限于非液化土中的地下结构[1],而对于饱和可液化土中的大型地铁地下结构的研究目前尚为空白。本文在文[2]的基础上,应用非线性固液两相体动力有限元方法,以地铁车站为例研究在水平地震作用下地下结构在不同埋深下的地震液化响应。作为比较,本文还将分析在非液化土中地铁地下结构地震作用的埋深影响。通过计算分析,解释了地下结构的计算地震内力随埋深略有增加,而其震害往往随埋深增大而减小这一貌似矛盾的现象。
1 有限元模型
本文所采用的有限元模型与文[2]所采用的模型类似。分析所用软件为非线性液固两相体动力有限元软件DIANA-SWANDYNEII[3]。假定土体为饱和松砂,砂土的动力特性应用Pastor-ZienkiewiczIII广义塑性模型模拟[4],所采用的模型参数见表1[5]。饱和土与地下结构的接触面应用可模拟滑移、脱开以及闭合等非线性特性的薄层滑移单元模拟,其本构特性遵循Mohr-Coulomb破坏准则,模型参数如表1所示。假定地下结构的材料为线弹性,弹模为3.0×107kPa,Poisson比为0.2。
计算模型的尺寸为300m×70m。共研究了4种不同的埋深:4m、7m、10m和13m。为了具备可比性,各个模型的网格除了地下结构的位置
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