岩土力学 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (7): 2401-2410.doi: 10.16285/j.rsm.2019.1324

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

地下结构抗震设计的改进等效反应加速度法

禹海涛1, 2,张正伟3,李攀1, 4   

  1. 1. 同济大学 岩土及地下工程教育部重点实验室,上海 200092;2. 上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司,上海 200092; 3. 上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司,上海 200125;4. 苏州大学 轨道交通学院,苏州 215131
  • 收稿日期:2019-07-30 修回日期:2019-12-16 出版日期:2020-07-10 发布日期:2020-09-20
  • 通讯作者: 李攀,男,1981年生,博士,副教授,主要从事隧道与地下工程无损检测、风险与防灾。E-mail: yongpanli@163.com E-mail:yuhaitao@tongji.edu.cn
  • 作者简介:禹海涛,男,1983年生,博士,教授,主要从事地下结构防灾减灾方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(No.41922059,No.51978431,No. 51678438);国家重点研发计划项目(No.2018YFC1504305,No.2018YFC0809602,No.2017YFC1500703);上海市青年科技启明星计划资助(No.17QC1400500);上海市科学技术委员会(No.18DZ1205103,No.17DZ1203804,No.17DZ1203402)。

Improved equivalent response acceleration method for seismic design of underground structures

YU Hai-tao1, 2, ZHANG Zheng-wei3, LI Pan1, 4   

  1. 1. Key Laboratory of Geotechnical and Underground Engineering of Ministry of Education, Tongji University, Shanghai 200092, China; 2. Shanghai Municipal Engineering Design Institute (Group) Company Limited, Shanghai 200092, China; 3. Shanghai Urban Construction Design & Research Institute (Group) Company Limited, Shanghai 200125, China; 4. School of Rail Transportation, Soochow University, Suzhou, Jiangsu 215131, China
  • Received:2019-07-30 Revised:2019-12-16 Online:2020-07-10 Published:2020-09-20
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (41922059, 51978431, 51678438), the National Key Research and Development Plan of China (2018YFC1504305, 2018YFC0809602, 2017YFC1500703), Shanghai Rising-Star Program (17QC1400500) and Shanghai Committee of Science and Technology (18DZ1205103, 17DZ1203804, 17DZ1203402).

摘要: 对地下结构横向抗震分析中的等效反应加速度法进行综合分析。结合算例,以动力时程法为基准,全面评价了等效反应加速度法的适用性;进而深入分析其误差来源,并做针对性改进优化,通过引入动力响应调整系数β,提出了一种改进等效反应加速度法;结合算例分析,评价了改进等效反应加速度法对不同工况的适用性。结果表明:等效反应加速度法计算所得结构内力及变形均偏小;且计算精度随地层剪切波速的增大整体呈上升趋势,但几乎不受结构埋深的影响;同时,明确了等效反应加速度法的误差源自于其忽略了地下结构对其周围土体动力响应的干扰作用,改进优化后提出了改进等效反应加速度法;相比现有等效反应加速度法,改进等效反应加速度法具有更广泛的适用性及更优的计算精度,可为地下结构抗震设计和分析提供新的计算方法。

关键词: 地下结构, 抗震设计, 动力时程法, 等效反应加速度法, 改进等效反应加速度法

Abstract: The equivalent response acceleration method for transverse seismic analysis of underground structures is systematically studied in this paper. Firstly, results of the dynamic time history analysis method are set as the benchmark to evaluate the adaptability of the equivalent response acceleration method through numerical examples. Then, error sources of the equivalent response acceleration method are dissected and overcome. An improved equivalent response acceleration method is proposed by introducing the dynamic response adjustment coefficient β. Finally, the applicability of the proposed method is evaluated through numerical examples. Results show that, the results of internal forces and deformations obtained from the equivalent response acceleration method are all smaller than those from dynamic time history analysis method. Moreover, its accuracy can be improved with the increase of soil shear velocity but less affected by the buried depth. Further research finds that the error of the equivalent response acceleration method comes from the fact that, the interference effect of the underground structure on the dynamic response of the surrounding soil is ignored in the method. After improvement and optimization, the improved equivalent response acceleration method is proposed to further consider the interference effect. Compared to the traditional equivalent response acceleration method, the proposed method has a wider applicability and better calculation accuracy, which provides a novel approach for seismic design and analysis of underground structures.

Key words: underground structures, seismic design, dynamic time-history analysis method, equivalent response acceleration method, improved equivalent response acceleration method

中图分类号: 

  • TU 973+.31
[1] 韩润波, 许成顺, 杜修力, 许紫刚, . 土-地下结构体系拟静力推覆试验 模型箱类型的优选[J]. 岩土力学, 2021, 42(2): 462-470.
[2] 潘旦光, 程业, 陈清军. 地下商场结构对地面运动影响的振动台试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(4): 1134-1145.
[3] 李平, 张宇东, 薄涛, 辜俊儒, 朱胜. 基于离心机振动台试验的梯形河谷场地 地震动效应研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(4): 1270-1278.
[4] 骆冠勇, 马铭骏, 曹洪, 潘泓, . 临江地下结构主被动联合抗浮方法及应用[J]. 岩土力学, 2020, 41(11): 3730-3739.
[5] 王冲, 胡大伟, 任金明, 周辉, 卢景景, 刘传新, . 侵蚀性环境对地下结构渗透和力学特性影响研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3457-3464.
[6] 许紫刚, 杜修力, 许成顺, 韩润波, 乔磊. 复杂断面地下结构地震反应分析的 广义反应位移法研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3247-3254.
[7] 庄海洋, 付继赛, 陈 苏, 陈国兴, 王雪剑, . 微倾斜场地中地铁地下结构周围地基液化与变形特性振动台模型试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1263-1272.
[8] 许紫刚, 杜修力, 许成顺, 张驰宇, 蒋家卫. 地下结构地震反应分析中场地瑞利阻尼 构建方法比较研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4838-4847.
[9] 付 晓,冀文有,张建经,曹礼聪,范 刚,. 锚索框架梁加固平面滑动型边坡地震动力响应[J]. , 2018, 39(5): 1709-1719.
[10] 宋林辉,王宇豪,付 磊,梅国雄,. 软黏土中地下结构浮力测试试验与分析[J]. , 2018, 39(2): 753-758.
[11] 付 晓,张建经,周立荣,. 多级框架锚索和抗滑桩联合作用下边坡抗震性能的振动台试验研究[J]. , 2017, 38(2): 462-470.
[12] 曹 洪,朱东风,骆冠勇,潘 泓, . 临江地下结构抗浮计算方法研究[J]. , 2017, 38(10): 2973-2979.
[13] 刘仰鹏,贺少辉,汪大海,李丹煜. 超大跨度深埋地下结构围岩压力计算研究[J]. , 2015, 36(S2): 118-124.
[14] 谷 音,庄舒曼,卓卫东,孙 颖. 考虑饱和土的地铁车站结构非线性地震反应研究[J]. , 2015, 36(11): 3243-3251.
[15] 张志国 ,杨 阳 ,牟春来 ,肖 明 , . 水电站地下厂房结构抗震计算方法探讨[J]. , 2014, 35(S1): 319-327.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 姚仰平,侯 伟. 土的基本力学特性及其弹塑性描述[J]. , 2009, 30(10): 2881 -2902 .
[2] 石玉玲,门玉明,彭建兵,黄强兵,刘洪佳. 地裂缝对不同结构形式桥梁桥面的破坏试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2917 -2922 .
[3] 夏栋舟,何益斌,刘建华. 土-结构动力相互作用体系阻尼及地震反应分析[J]. , 2009, 30(10): 2923 -2928 .
[4] 张力霆,齐清兰,魏静,霍倩,周国斌. 淤填黏土固结过程中孔隙比的变化规律[J]. , 2009, 30(10): 2935 -2939 .
[5] 张其一. 复合加载模式下地基失效机制研究[J]. , 2009, 30(10): 2940 -2944 .
[6] 胡 伟,黄 义,刘增荣. 循环荷载下饱和黄土不排水强度退化规律试验与理论研究[J]. , 2009, 30(10): 2996 -3000 .
[7] 张明义,刘俊伟,于秀霞. 饱和软黏土地基静压管桩承载力时间效应试验研究[J]. , 2009, 30(10): 3005 -3008 .
[8] 刘振平,贺怀建,李 强,朱发华. 基于Python的三维建模可视化系统的研究[J]. , 2009, 30(10): 3037 -3042 .
[9] 陈 松,徐光黎,陈国金,吴雪婷. 三峡库区黄土坡滑坡滑带工程地质特征研究[J]. , 2009, 30(10): 3048 -3052 .
[10] 杨 坤,周创兵,王同旭. 多种外界随机荷载综合作用下的坝坡风险评价[J]. , 2009, 30(10): 3057 -3062 .