【博士】软土地铁建筑结构抗震设计计算理论的研究【2005】

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内容简介

　　学科专业：结构工程　　授予学位：博士　　学位授予单位：同济大学土木工程学院　　学位年度： 2005年　　阪神地震以来，人们对地下结构的抗震问题加强了研究。上海市区的软土地层厚达250--300m，发生地震时易于由此加大危害，因此极有必要对地铁建筑结构的抗震设计展开分析理论和设计方法的研究。本文依托于上海市地铁建筑结构抗震设计指南的制订，以上海深厚软土地层及埋置其中的地铁建筑结构为研究对象，对典型饱和软土的动力特性进行了研究，确定了地铁建筑结构地震动响应时程分析的基本方程和求解方法，同时阐述了可用于工程设计计算的地铁建筑结构抗震简化计算方法，并运用平面弹性复变理论建立了浅埋圆形隧道衬砌结构地震动响应分析的拟静力解析算法。　　本文的主要工作及创新成果有：　　(1)以Biot动力固结理论为基础，通过考虑土与结构动力相互作用，确定了软土地基中地铁建筑结构地震动响应时程分析的计算原理和求解方法。基于概率统计规律和损伤理论，提出了土-结构相互作用接触面统计损伤本构模型，给出了损伤演化的计算方法，该模型可考虑接触面强度硬化和软化性状。　　(2)系统地论述了上海地区地铁建筑结构典型断面形式抗震计算的简化方法，提出了等代地震荷载确定的基本原则、分布规律以及确定方法，同时通过大量对比计算，给出了可用于工程实际的结构内力调整系数。　　(3)通过土的动力试验，对动荷载作用下典型饱和软土的动力特性进行研究，确定了其变形规律和动力本构模型。试验结果表明，上海地区典型软土符合应变软化规律，其动应力应变关系可用Davidenkov模型描述。通过对模型参数和软土的静力参数进行统计分析，指出二者具有相关性，得到了相关关系式，使能简便地确定动力本构模型参数。　　(4)运用平面弹性复变理论，对平面应变情况地震作用下(本文考虑面内拉压波与剪切波)的圆形隧道衬砌内力进行研究，通过考虑土一结构相互作用，建立了半空间情况下圆形隧道衬砌结构地震动响应计算的解析方法。针对垂直入射的拉压波和剪切波，将其等效为静力问题，通过考虑土一结构相互作用时须满足的孔边力与位移协调条件，建立平衡方程求解结构的内力和变形。　　最后，对进一步研究的工作进行了展望。　　

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