›› 2012, Vol. 33 ›› Issue (9): 2869-2874.

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基于地表冲击荷载作用下的城市地下空间结构动力响应分析

王晓睿1, 2,张树君3,黄至全1   

  1. 1.华北水利水电学院 资源与环境工程学院,郑州 450011; 2.华中科技大学 土木工程与力学学院,武汉 430074;3.南阳理工学院 土木工程学院,河南 南阳 473004
  • 收稿日期:2012-05-11 出版日期:2012-09-11 发布日期:2012-09-12
  • 作者简介:王晓睿,男,1975年生,博士,副教授,主要从事深埋长隧道围岩变形方面的研究工作。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金资助项目(No. 41140030);华北水利水电学院高层次人才项目(No. 200927)

Dynamic analysis of urban underground space structure subjected to surface explosion

WANG Xiao-rui1, 2, ZHANG Shu-jun3, HUANG Zhi-quan1   

  1. 1. School of Resources and Environment Engineering, North China Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power, Zhengzhou 450011, China; 2. College of Civil Engineering and Mechanics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China; 3. School of Civil Engineering, Nanyang Institute of Technology, Nanyang, Henan 473004 China
  • Received:2012-05-11 Online:2012-09-11 Published:2012-09-12

摘要: 由于地震效应、重载车辆的震动效应或由于不同爆炸物引起的强烈冲击效应,都会给城市地下空间结构带来较大的影响。通过土体的混凝土改进剑桥动力本构模型和混凝土塑性损伤本构模型,建立地表爆炸冲压荷载简化计算模型,对城市地下空间结构在TNT当量100 kg的炸药爆炸冲压荷载作用下进行了动力分析,研究了结构埋深、土体刚度对结构动力响应的影响,分析了远场爆炸地震波作用下地下空间结构的动力响应。计算结果表明,地下空间结构中部顶板产生了轻微的拉伸损伤;当埋深小于5 m时,结构动应力响应较大;结构覆盖土刚度越小,土对爆炸能量的吸收作用越显著;由于爆炸产生的地震波频率高,其对结构动应力的影响较小。研究结果对地下结构的抗爆设计具有一定的参考意义

关键词: 地铁站, 地表爆炸, 爆炸超压, 动力响应

Abstract: In order to study the dynamic response of subway station structure subjected to surface ground explosion, a simplified model of airblast forces is demonstrated in detail. Whereafter, the improved concrete dynamic Cam-Clay model of soil and the concrete damaged plasticity constitutive model are used for the dynamic analysis of subway station when 100 kg TNT detonates on ground surface. Meanwhile, the influences of soil stiffness and buried depth on dynamic response of subway station are taken into consideration. Finally, the dynamic response of station structural subjected to far-field explosion wave is analyzed. The results show that, the central roof of station has small tension damage. When the buried depth is less than 5 m, the dynamic stress is larger. The smaller the covering soil stiffness is, the more energy of the explosion the covering soil absorb. As the frequency of the explosion waves is very larger, the dynamic stress of the station subjected to far-field explosion wave is smaller. The results will be benefit anti-explosion design of underground structures.

Key words: subway station, surface explosion, airblast forces, dynamic response

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