獨(dú)柱式大懸臂高架車站的動(dòng)力特性及地震反應(yīng)分析

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1、從本學(xué)科出發(fā),應(yīng)著重選對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)具有一定實(shí)用價(jià)值和理論意義的課題。課題具有先進(jìn)性,便于研究生提出新見解,特別是博士生必須有創(chuàng)新性的成果獨(dú)柱式大懸臂高架車站的動(dòng)力特性及地震反應(yīng)分析摘要:利用三維空間有限元法對(duì)國(guó)內(nèi)第1座獨(dú)柱式大懸臂高架車站——上海軌道交通號(hào)線外高橋車站動(dòng)力特性進(jìn)行了計(jì)算分析,并根據(jù)反應(yīng)譜理論分析了該車站的抗震能力。結(jié)果表明,獨(dú)柱式大懸臂車站的下部結(jié)構(gòu)對(duì)車站整體結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性影響較大,地震反應(yīng)值均小于結(jié)構(gòu)靜力控制值。關(guān)鍵詞:軌道交通;高架車站;動(dòng)力特性;地震反應(yīng)1概述上海市軌道交通6號(hào)線全

2、長(zhǎng)。其中港城路站至五蓮路站為高架線路。外高橋車站主體結(jié)構(gòu)為獨(dú)柱大懸臂預(yù)應(yīng)力蓋梁簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu),分站臺(tái)層和站廳層。站臺(tái)層軌道梁跨度采用、預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁。車站全長(zhǎng)80m,橫向?qū)挾?。外高橋車站立面、橫斷面見圖1、2。課題份量和難易程度要恰當(dāng),博士生能在二年內(nèi)作出結(jié)果,碩士生能在一年內(nèi)作出結(jié)果,特別是對(duì)實(shí)驗(yàn)條件等要有恰當(dāng)?shù)墓烙?jì)。從本學(xué)科出發(fā),應(yīng)著重選對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)具有一定實(shí)用價(jià)值和理論意義的課題。課題具有先進(jìn)性,便于研究生提出新見解,特別是博士生必須有創(chuàng)新性的成果根據(jù)該車站布局及其它構(gòu)造特點(diǎn)影響,軌道梁采用孔跨為

3、++++預(yù)應(yīng)力混凝土槽形梁。站臺(tái)層梁分別采用跨度為、的箱形和∏形縱梁。站廳層梁采用跨度為的鋼筋混凝土肋梁。車站下部結(jié)構(gòu)的選型采用獨(dú)柱大懸臂預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。站臺(tái)層1、6號(hào)墩基礎(chǔ)與區(qū)間邊墩合建;站臺(tái)層3、4號(hào)墩與站廳層1、4號(hào)墩基礎(chǔ)合建;站廳層2、3號(hào)墩基礎(chǔ)合建;站廳層2、3號(hào)墩設(shè)牛腿作為過(guò)街天橋的支點(diǎn)。橋墩中心均位于綠化帶中心線上,上行線中心線距綠化帶中心線,下行線中心線距綠化帶中心線,故兩側(cè)懸臂長(zhǎng)相差60cm。根據(jù)基礎(chǔ)受力、變位及下部結(jié)構(gòu)整體剛度等方面的計(jì)算控制要求及平面布置特點(diǎn),車站基礎(chǔ)均采用φ1

4、00cm鉆孔灌注樁,樁長(zhǎng)60m。計(jì)算分析模型結(jié)構(gòu)計(jì)算分析模型結(jié)構(gòu)計(jì)算模型是動(dòng)力特性及地震反應(yīng)分析的關(guān)鍵,應(yīng)盡量與實(shí)際結(jié)構(gòu)相符。為了能真實(shí)的反映外高橋車站的實(shí)際結(jié)構(gòu),采用空間有限元法對(duì)該車站主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。其中站臺(tái)層槽形梁、箱梁、∏形梁,站廳層鋼筋混凝土肋梁采用梁?jiǎn)卧x散,下部結(jié)構(gòu)蓋梁、墩柱采用桿單元離散。對(duì)整個(gè)車站結(jié)構(gòu)離散后,單元共364個(gè),節(jié)點(diǎn)總數(shù)為382個(gè)。車站結(jié)構(gòu)計(jì)算模型見圖3。在結(jié)構(gòu)計(jì)算模型建立時(shí)還作如下考慮。(1)站臺(tái)層槽形梁、箱梁、∏形梁、站廳層肋梁等縱梁。槽形梁的模型為中間用橫梁連

5、接2片主梁組成,2片主梁間距取槽形梁兩腹板形心距離,橫梁間距取槽形梁地板橫梁實(shí)際間距。其他梁按梁?jiǎn)卧M,單元?jiǎng)偠冉圆捎闷鋵?shí)際剛度。車站縱梁為簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu),縱梁對(duì)整個(gè)車站的剛度影響較小。課題份量和難易程度要恰當(dāng),博士生能在二年內(nèi)作出結(jié)果,碩士生能在一年內(nèi)作出結(jié)果,特別是對(duì)實(shí)驗(yàn)條件等要有恰當(dāng)?shù)墓烙?jì)。從本學(xué)科出發(fā),應(yīng)著重選對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)具有一定實(shí)用價(jià)值和理論意義的課題。課題具有先進(jìn)性,便于研究生提出新見解,特別是博士生必須有創(chuàng)新性的成果(2)支座。整個(gè)車站除槽形梁一端設(shè)球形固定鉸支座,另一端設(shè)球形滑動(dòng)支座外,其余

6、均為板式支座。固定鉸支座、滑動(dòng)支座、板式支座沿某些自由度方向的特性通過(guò)節(jié)點(diǎn)強(qiáng)制約束來(lái)控制,計(jì)算分析中采用自由度釋放的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。(3)軌道及其他附屬結(jié)構(gòu)。未計(jì)軌道對(duì)該車站結(jié)構(gòu)剛度的影響,但在形成質(zhì)量距陣時(shí)計(jì)入了軌道及其他附屬結(jié)構(gòu)質(zhì)量的影響。計(jì)算時(shí)將軌道及其他附屬結(jié)構(gòu)的質(zhì)量計(jì)算至各縱梁的支座處。地震反應(yīng)分析模型車站地震反應(yīng)分析模型與車站結(jié)構(gòu)計(jì)算模型相同。車站的地震反應(yīng)分析按現(xiàn)行的《鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中的反應(yīng)譜分析法進(jìn)行分析。該地區(qū)地震基本烈度6度,按7度設(shè)防,場(chǎng)地土為Ⅳ類土,計(jì)算分析時(shí)還應(yīng)作如下考慮

7、。(1)取三維分析模型,地震動(dòng)輸入沿橋縱向、橫向、豎向分別輸入。(2)地震動(dòng)輸入選擇人工地震波,按7度設(shè)防。人工地震波的計(jì)算參照現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的反應(yīng)譜進(jìn)行,可得規(guī)范化的人工地震波。(3)參照現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)規(guī)范,按7度設(shè)防取水平地震動(dòng)的最大加速度峰值為。(4)車站結(jié)構(gòu)的阻尼系數(shù)取2%。(5)課題份量和難易程度要恰當(dāng),博士生能在二年內(nèi)作出結(jié)果,碩士生能在一年內(nèi)作出結(jié)果,特別是對(duì)實(shí)驗(yàn)條件等要有恰當(dāng)?shù)墓烙?jì)。從本學(xué)科出發(fā),應(yīng)著重選對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)具有一定實(shí)用價(jià)值和理論意義的課題。課題具有先進(jìn)性,便于研究生提出新見解,

8、特別是博士生必須有創(chuàng)新性的成果模型的邊界條件:車站墩柱嵌固于剛度很大的承臺(tái),相比較而言,承臺(tái)可以看作是剛性的?;A(chǔ)為樁基,承臺(tái)底地基約束按轉(zhuǎn)動(dòng)彈簧模擬,轉(zhuǎn)動(dòng)彈簧系數(shù)根據(jù)土層的性質(zhì)、厚度采用鐵路橋規(guī)中的“m”法取單位力的變形確定。動(dòng)力分析中地基比例系數(shù)m按提高2~3倍考慮。計(jì)算分析結(jié)果車站動(dòng)力特性分析車站的自振頻率在很大程度上反映出車站剛度的大小,也就反映出車站的動(dòng)力特性,因此,分析車站動(dòng)力特性的首要問(wèn)題便是準(zhǔn)確地計(jì)算車站的自振頻率及各階頻率對(duì)應(yīng)的振型特征

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