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　　●1923年 日本關(guān)東大地震，25座隧道遭到破壞
　　●1952年 美國克恩縣地震，南太平洋鐵路上4座隧道遭到嚴重破壞
　　●1976年唐山大地震，剛建成的天津地鐵在沉降縫部位有發(fā)生面層局部脫落或出現(xiàn)裂縫的跡象
　　●1985年 墨西哥8.1級地震中，建在軟弱地基上的箱形結(jié)構(gòu)地鐵區(qū)間隧道出現(xiàn)錯位現(xiàn)象
　　●1995年 日本“阪神地震”對神戶市內(nèi)地下結(jié)構(gòu)造成了有史以來最嚴重的破壞，地鐵等大量地下工程均發(fā)生嚴重破壞
　　●2008年 四川汶川里氏8.0級地震，造成位于震中附近的都江堰-汶川公路多座隧道嚴重受損，出現(xiàn)了襯砌開裂、鋼筋出露等現(xiàn)象

 

　　振動臺試驗步驟
　　➢模型箱設(shè)計與制作
　　➢相似比計算和設(shè)定
　　➢結(jié)構(gòu)模型制作
　　➢傳感器布置
　　➢輸入地震波的選取及加載方案
　　➢工況設(shè)置

車站結(jié)構(gòu)鋼筋應(yīng)變片布置圖


土壓力傳感器布置


 a）SJ12                                         b）SJ18
輸入峰值加速度0.6gEl centro波時中柱上的應(yīng)變 


 a）SJ12                                              b）SJ18
輸入峰值加速度0.4gEl centro波時中柱上的應(yīng)變

　?。?）中柱的應(yīng)變時程曲線與地震波時程曲線的形狀相似，特別是底端。
　?。?）中柱頂端的應(yīng)變峰值要大于底端的應(yīng)變峰值，但在頂端的應(yīng)變基本上一直保持在一個方向，而底端的應(yīng)變則隨地震波波形的變化發(fā)生正負方向變化。

　?。?）在結(jié)構(gòu)側(cè)墻上，底端的動應(yīng)力最大，然后是結(jié)構(gòu)中樓板處，最小的是其頂端。
　　（2）隨地震波強度的增加，結(jié)構(gòu)頂板處的動應(yīng)力變化不大，而且也沒有規(guī)律。
　?。?）隨著輸入地震波的強度的增加，除側(cè)墻頂端外，結(jié)構(gòu)附近土體中的動應(yīng)力逐漸增大。
　　主要結(jié)論：
　?。?）中柱的應(yīng)變時程曲線與地震波時程曲線的形狀相似，特別是底端；中柱頂端的應(yīng)變峰值要大于底端的應(yīng)變峰值，底端的應(yīng)變則隨地震波形的變化發(fā)生正負方向變化；
　?。?）隨地震波強度的增加，結(jié)構(gòu)頂板處的動應(yīng)力變化不大，其它各點的動應(yīng)力逐漸增大。
　?。?）結(jié)構(gòu)側(cè)墻的動應(yīng)力，底端、中樓板、頂端依次減小，但應(yīng)變時程曲線與地震波的形狀差別較大。

　　振動臺試驗在北京工業(yè)大學(xué)工程抗震與結(jié)構(gòu)診治實驗室進行，設(shè)備為美國MTS公司生產(chǎn)的電液伺服驅(qū)動地震模擬振動臺。
　　本試驗采用矩形懸掛式柔性剪切模型箱，凈容積為2.5m×1.5m×1.1m。

 

　　D工況和JC0工況中，同一測點的加速度時程曲線的波形基本一致，JC0工況中加速度峰值略??；傅氏譜的頻譜成分大致相同，主頻范圍在5~10Hz。隨著激振強度的增加，兩種工況同一測點的加速度變化幅度先減小后增大。

　　與D工況相比，JC0工況中邊墻頂/底部以及中柱底部的應(yīng)變幅值均有所增加，范圍大致在1.07倍～1.43倍; 而中柱頂部應(yīng)變幅值有明顯的減弱現(xiàn)象，其減小范圍大致在22.3%～34.9% 。

　　JC0工況中，邊墻頂部應(yīng)變幅值大于底部；中柱底部應(yīng)變幅值小于頂部。

　　相同強度地震波，上層車站結(jié)構(gòu)模型同一測點的加速度峰值隨著密貼交叉角度的減小而增大，隨著垂直交叉凈距的增大而增大，且各工況的加速度峰值均小于D工況。

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　　凈距對上層車站結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的影響程度強于交叉角度對上層車站結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的影響程度
　　在不同工況中，非密貼交叉工況中結(jié)構(gòu)模型的應(yīng)變幅值變化規(guī)律基本相同，而密貼交叉工況中結(jié)構(gòu)模型的應(yīng)變幅值變化規(guī)律基本相同。其中，非密貼交叉工況中，中柱頂部的應(yīng)變幅值大于底部，密貼交叉工況中，中柱頂部的應(yīng)變幅值小于底部。

D工況 　　　　　　　　　　　JC5工況

JC10工況　　　　　　　　　　 JC0工況
　　
XJ工況 　　　　　　　　　　BX工況

　　隨著交叉角度的減小，上層結(jié)構(gòu)模型中柱結(jié)構(gòu)的應(yīng)變幅值逐漸降低；隨著凈距的增加，中柱結(jié)構(gòu)頂部應(yīng)變幅值增大，中柱結(jié)構(gòu)底部應(yīng)變幅值減小。

　　密貼交叉地下結(jié)構(gòu)振動臺試驗的主要結(jié)論
　　下層結(jié)構(gòu)模型的存在，未改變地震波在土中的傳播規(guī)律，但在一定程度上影響了模型土體和結(jié)構(gòu)模型的振動特性。由于密貼交叉上下兩車站結(jié)構(gòu)間的相互作用，兩者的應(yīng)變幅值存在較大差異，尤其結(jié)構(gòu)模型底部應(yīng)變幅值放大效應(yīng)顯著。
 隨著上下兩結(jié)構(gòu)模型凈距的增加，上層結(jié)構(gòu)模型的地震響應(yīng)大致呈遞增趨勢，僅結(jié)構(gòu)模型底部的應(yīng)變幅值減小，變化規(guī)律接近于單體車站，下層結(jié)構(gòu)模型的地震響應(yīng)均有所減小。
 隨著密貼上下兩結(jié)構(gòu)模型交叉角度的增加，上下兩結(jié)構(gòu)模型的加速度峰值均減小，而應(yīng)變幅值均有所增大，但變化幅度相對較小。
 隨著上下兩結(jié)構(gòu)模型空間位置（凈距、交叉角度）改變，上層結(jié)構(gòu)模型底部應(yīng)變幅值的變化幅度大于上部，下層結(jié)構(gòu)模型頂部應(yīng)變幅值的變化幅度大于下部。

　　地鐵車站與周邊商業(yè)建筑一體化建設(shè)，對車站的結(jié)構(gòu)形式等提出了極高的要求。

　　斷面形式

　　特點：空間高、柱距大、Y形柱。

 

　　基巖埋深達百余米，且土層松軟，對地震波有明顯的放大作用。

　　設(shè)計模型箱為懸掛式方形層狀剪切模型箱，設(shè)計模型箱長2.92m，寬2.12m，高1.36m，內(nèi)部有效容積為2.5m × 1.5m × 1.2m。

　　試驗設(shè)計——結(jié)構(gòu)模型

　　采用微?；炷梁湾冧\鋼絲網(wǎng)分別模擬車站結(jié)構(gòu)的混凝土和鋼筋。
　　用2.5~5.0mm的粗砂代替混凝土中的粗骨料，0.15~1.0mm的細砂代替混凝土中的細骨料。
　　振動臺試驗過程

　　1）側(cè)墻加速度放大系數(shù)與峰值隨著地震波加速度峰值的增加而增加；
　　2）相同地震波下，側(cè)墻的加速度峰值隨著埋深增加而減小。

　　單層結(jié)構(gòu)-Y形柱加速度反應(yīng)

　　1)Y型柱的加速度峰值與放大系數(shù)隨著埋深的減小而增加。 最大值與最小值分別出現(xiàn)在Y型柱的頂部和底部。
　　2)各點的加速度放大系數(shù)隨著輸入地震波的峰值增大而減小。

　　單層結(jié)構(gòu)-頂?shù)装寮铀俣确磻?yīng)

　　對結(jié)構(gòu)而言，頂板的加速度反應(yīng)與底板相差不大，但總體來說，頂板大于底板。
　　單層結(jié)構(gòu)-應(yīng)變反應(yīng)

不同地震波峰值下Y柱各監(jiān)測點應(yīng)變幅值

　　在Y型柱上，應(yīng)變最大值出現(xiàn)在柱的分叉點下的柱中間位置，即Y7、Y8監(jiān)測點處，柱頂、柱底與Y型柱分叉點內(nèi)側(cè)，應(yīng)變幅值接近，且數(shù)值都很小。
　　雙層結(jié)構(gòu)-加速度反應(yīng)

 

　　雙層結(jié)構(gòu)中Y型柱加速度最大值出現(xiàn)在Y型柱頂部，加速度最小值出現(xiàn)在Y型柱與中板相交的位置，雙層結(jié)構(gòu)中Y型柱上層監(jiān)測點的加速度整體大于下層監(jiān)測點的加速度。
 

　　雙層結(jié)構(gòu)-應(yīng)變反應(yīng)

　　1）Y型柱整體應(yīng)變幅值大于結(jié)構(gòu)其他部分構(gòu)件測得的應(yīng)變幅值；
　　2）地鐵車站中柱底部的應(yīng)變幅值大于頂部的應(yīng)變幅值。
　　Y形柱地鐵車站振動臺試驗主要結(jié)論
　　◇相同地震波下側(cè)壁中部的加速度峰值與加速度放大系數(shù)最大，側(cè)壁底部和頂部的加速度峰值與放大系數(shù)較小。
　　◇單層結(jié)構(gòu)的Y型柱最大值與最小值分別出現(xiàn)在Y型柱的頂部和底部；雙層結(jié)構(gòu)的Y型柱加速度最大值和最小值分別出現(xiàn)在Y型柱頂部與Y型柱與中板相交的位置，Y型柱上層的加速度整體大于下層的加速度。
　　◇Y形柱上方與車站結(jié)構(gòu)頂板采用兩叉支連接，約束性較強和整體性較高，使得Y形柱上端應(yīng)變幅值較小，而Y形柱分叉處應(yīng)力幅值較大。單層車站結(jié)構(gòu)最大應(yīng)變幅值出現(xiàn)在Y形柱分叉處下方位置，雙層車站結(jié)構(gòu)最大應(yīng)變幅值出現(xiàn)Y形柱底部。

（整理自2016年海峽兩岸巖土工程/地工技術(shù)交流研討會分會場報告，匯報人：李紅軍）