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饱和软土地基中预制装配式地铁车站震害机理研究

批准号:
52078469
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
郜新军
依托单位:
学科分类:
工程防灾
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
郜新军

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
预制装配式地铁车站是一种新兴的地下结构,具有高效、节能、环保的特点,是地下建筑技术发展必然趋势。本项目拟对饱和软土地基中预制装配式地铁车站的抗震问题开展系统研究,针对预制装配式地铁车站中榫槽式接头抗震性能薄弱的问题,通过低周反复加载试验,揭示榫槽式接头在灾变时的损伤机理、破坏过程;通过振动台模型试验,研究饱和软土地基中预制装配式地铁车站的动力响应规律、破坏过程及破坏模式;采用理论分析与数值仿真相结合的方法,建立地震动非一致激励下的饱和软土地基-预制装配式地铁车站整体系统三维数值模型及高效计算方法,研究预制装配式地铁车站的动力响应及榫槽式接头连接方式、地震波入射特征对其动力响应的影响规律,并以振动台模型试验结果验证,最终揭示饱和软土地基中预制装配式地铁车站震害机理。本项目的开展将为预制装配式地铁车站的抗震设计提供理论依据,对促进生命线工程抗震研究有重要的理论意义。
英文摘要
Prefabricated metro station is a new type of underground structure, which has the characteristics of high efficiency, energy saving and environmental protection,and it is the inevitable trend of the development of underground construction technology. A systematic research on seismic response and damage mechanism of prefabricated metro station in saturated soft soil layers will be carried out in the project. Firstly, for the problem of weak seismic performance of tongue and groove joints in prefabricated metro stations, the damage mechanism and destruction process of the tongue and groove joints during earthquake are discovered by the low-cycle repeated loading experiment. Secondly, the dynamic response law, failure process and failure mode of prefabricated metro station in saturated soft soil layers are studied by shaking table model test. Thirdly, a three-dimensional numerical model and an efficient calculation method of the overall system of soft soil layers and prefabricated metro station under non-uniform excitation are presented by combining theoretical analysis with numerical simulation, and the factors of seismic incident characteristics, the tongue and groove joints mode and soft soil physical parameters are discussed in order to explore the influence on the prefabricated metro station seismic response, which is validated by the results of shaking table model test. The damage mechanism of prefabricated metro station in soft soil layers is discovered finally. The project will provide a theoretical basis for prefabricated metro station seismic design in saturated soft soil layers, and have an important theoretical significance to promote the development of seismic resistance research of lifeline engineering.
本项目以饱和软土地基中预制装配式地铁车站震害机理研究为总体研究目标,利用数值模拟、模型试验及理论计算等方法,对饱和软土地基中预制装配式地铁车站的抗震问题开展系统的研究。首先,构建了十组不同尺寸的预制装配式地铁车站榫槽式接头结构,通过低周反复加载试验,揭示了预制装配式地铁车站榫槽式接头在灾变时的损伤机理、破坏过程及抗震性能,结果表明当接头的试件的连接形式对接头的动力响应的规律基本一致,但也有一定程度的影响,其中接头尺寸为榫头长255mm、榫槽宽290mm,榫槽倾角75°时试件位移延性系数明显比其余试件大,残余变形小,可提高接头结构的抗震性能;其次,开展了饱和软土地基中预制装配式地铁车站振动台模型试验,研究其动力响应规律、破坏过程和破坏模式,试验结果表明车站结构在地震中的破坏主要为体现为位于榫头、榫槽和构件边缘附近的局部的集中破坏,其中侧墙与预制拱顶接触处最先发生损坏,其次侧墙与预制底板发生损坏,最终导致中板和中柱发生大的倾覆变形导致结构的整体破坏;再次,基于饱和介质黏弹性人工边界理论,推导地震波斜入射时在模型边界点的等效力计算公式,实现了地震动非一致激励下三维饱和软土地基-车站结构整体系统的数值模型及高效算法,通过数值分析研究不同地震波输入特征、软土物理参数对车站结构地震响应的影响规律及灾变过程,结果表明地震波的入射方向及入射角度、软土的物理特性对车站结构的动力响应有显著的影响;最后,综合上述成果,揭示饱和软土地基中预制装配式地铁车站震害机理,为建立预制装配式地铁车站的抗震设计理论与分析方法奠定基础,为保证该种地下结构的安全建设和运营提供科学支持。依托本项目已发表学术论文16篇,获得省级奖励1项,另外有3篇论文正在投稿外审中;培养了博士生1名,硕士生3名。
软土地区曲线隧道震害机理试验与高效数值模拟研究
  • 批准号:
    41602297
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    18.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    郜新军
  • 依托单位:
国内基金
海外基金