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的弹塑性变形验算无疑也是必要的。目前常用的弹塑性分析方法包括静力增量分析法、动力时程分析法和静力弹塑性分析方法(Push-over方法)。静力增量分析法相对简单,但没有考虑到地震作用与结构自振特性之间的密切关系。动力时程分析法由于能够计算地震反应过程中各时刻结构的内力和变形状态,给出结构开裂和屈服的顺序,发现应力和塑性变形集中的部位,从而可以判明结构的屈服机制、薄弱环节及可能的破坏类型,结果也较为准确,但其计算工作量大,计算结果受地震波选取的影响,用于常规的抗震设计还有一定的困难。相对上述两种方法来说,Push-over分析方法是一种新的结构抗震分析方法,这种方法既比较简单,又可以比较准确地评估地震作用下结构的反应情况,因而得到了广泛的研究和应用[32-35]。由于地下结构与地上结构地震反应规律和特点并不完全相同,因此到目前为止,适用于建筑结构抗震分析的Push-over方法还无法应用于地铁车站等地下结构的抗震设计。另外,由于受到周围地基约束,地下结构的变形形式不同于地上结构。相对地上结构来说,地下结构在整体发生较小变形时局部的内力可能会很大,因此也不能简单地套用地上结构变形的极限值推算地下结构在中震或大震作用下的极限状态,必须进行深入的理论分析和试验研究,了解地铁车站等地下结构的内力-变形规律及破坏模式,并在此基础上提出地铁地下结构抗震性能定量化评价指标体系。因此需要发展一种能够适应于地铁地下结构的Push-over分析方法,考虑地下结构受周围地基约束的特点,提出地下结构基于位移的抗震分析及设计方法,以突破现有承载力设计方法的限制,从而使地铁车站等地下结构的抗震设计更为合理和简便。
4地铁地下结构的抗震构造措施[36]
目前我国对地铁车站及区间隧道等地下结构抗震设计中结构构件应采用的抗震构造措施还缺乏统一认识。一种观点认为单建的地下结构由于受到地层的约束,地震时构件不大可能出现交变内力,无须特别考虑抗震构造措施;当地下结构与地面建、构筑物合建时,才需按地面结构的抗震要求考虑构造措施。另一种观点认为基本可以照搬地面民用建筑结构的要求,例如,抗震设防烈度7度的城市,即按8度采取相应构造措施,并将抗震等级提高一级。比较看来,这两种观点都有一定的片面性,前者完全忽视了地震对单建地下结构可能造成的破坏;后者又完全把地下结构等同于地上结构。实际上应该区别不同的围岩条件和施工方法,根据地下结构在地震作用下的受力和破坏特点有针对性地采取抗震措施。抗震构造措施是提高罕遇地震时结构整体抗震能力、保证其实现预期设防目标、延迟结构破坏的重要手段,它可以充分发掘结构的潜力,在一定条件下,比单纯依靠提高设防标准来增强抗震能力更为经济合理。这方面工作的重点应放在改善薄弱部件的受力和提高结构构件的延性及耗能能力上。有关地铁工程抗震构造方面存在的其他问题还很多,如抗震缝的设置原则和方法,后砌的内部承重结构和非承重隔墙的抗震构造要求等。
5地铁区间隧道穿越地震断层的设计方案及工程措施
目前GB50011—2001《建筑抗震设计规范》规定,建筑物选址应避开地震活断层,以防止地震时断层运动而引起的破坏。对于地上单建的建筑结构,这一方法是可行的。地铁地下车站作为地铁系统中的关键枢纽,也可以通过合理的选址方案,避开地震活断层。但是地铁线路走向基本上取决于交通功能的要求,因此地铁区间隧道穿越地震断层有时是不可避免的。目前对埋地管线等小断面地下管道跨越断层时的抗震设计方法已经有所研究[17,37-39],但是地铁隧道无论是在结构尺寸上还是在结构构造和材料性质上与小断面地下管线均有所不同,目前对诸如地铁区间隧道等大断面隧道跨越地震断层的抗震问题还缺乏研究,虽然很多地铁隧道在跨越地震活断层时不得不采取特殊的设计方案和工程措施,但还缺乏针对这些设计方案和工程措施的系统理论分析。
我国在十五期间将投资27亿元人民币建设“中国数字地震观测网络”[40],地震活断层探测系统是其中重要的组成部分。这表明目前我国对大城市地震断层问题已经给予了足够重视,很多重要城市已经针对地下断层开始了勘探和研究工作,其中对地震活断层可能引发的地震及可能造成的破坏是重点考虑和研究的对象。随着对北京等重大城市地下地震断层勘探工作的开展和对地震断层活动性的掌握,针对地铁区间隧道等地下隧道跨越地震活断层时的抗震设计及工程措施将是抗震工作者和工程设计人员不得不面对和需要解决的实际问题。
6结语
地铁地下结构是重要的生命线工程,造价高,使用周期长,一旦发生破坏,修复困难,直接和 上一页 [1] [2] [3] [4] [5] 下一页
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