基于IDA的“站橋合一”小型高鐵車站抗震性能評(píng)估——以天津南站為例.pdf

1、中國目前是世界上高速鐵路發(fā)展最快、系統(tǒng)技術(shù)最全、集成能力最強(qiáng)、運(yùn)營里程最長、運(yùn)營速度最高、在建規(guī)模最大的國家?！罢緲蚝弦弧笔杰囌窘Y(jié)構(gòu)將建筑結(jié)構(gòu)和橋梁結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起，其開闊的空間和多元化的功能形式得到越來越多的應(yīng)用。目前國內(nèi)外對(duì)“站橋合一”式車站結(jié)構(gòu)的震災(zāi)機(jī)理、破壞模式及抗震設(shè)計(jì)和分析的研究尚處于初步階段。高鐵車站結(jié)構(gòu)的抗震性能評(píng)估多以位移單一指標(biāo)作為結(jié)構(gòu)失效判別準(zhǔn)則，未考慮結(jié)構(gòu)能量耗散機(jī)理，且未形成對(duì)高鐵車站結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理和倒塌機(jī)制的深入

2、認(rèn)識(shí)?？拐鹦阅茉O(shè)計(jì)的目標(biāo)不夠細(xì)化，相應(yīng)驗(yàn)算指標(biāo)仍不明確，缺乏對(duì)中、小型車站結(jié)構(gòu)體系的地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析。本文以天津南站為研究對(duì)象，通過建立三維有限元分析模型，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了地震響應(yīng)分析，進(jìn)而對(duì)該種結(jié)構(gòu)的抗震性能進(jìn)行評(píng)估。本論文的主要研究工作如下:
　　(1)采用Midas/Gen軟件，建立結(jié)構(gòu)有限元模型，分別對(duì)整體結(jié)構(gòu)和典型墩柱進(jìn)行增量動(dòng)力分析(IDA)，得到了各極限狀態(tài)下的性態(tài)點(diǎn)，研究了單個(gè)構(gòu)件與整體結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)間的關(guān)系;通過變換地

3、震強(qiáng)度指標(biāo)IM，得到了對(duì)應(yīng)的各性態(tài)點(diǎn)值;同時(shí)給出了結(jié)構(gòu)在各極限狀態(tài)下墩頂位移的限值，以便設(shè)計(jì)時(shí)參考和校核。結(jié)果表明單個(gè)構(gòu)件和整體結(jié)構(gòu)IDA曲線變化趨勢一致，各性態(tài)點(diǎn)值與整體結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)值比較接近，可用通過對(duì)典型墩柱的抗震分析評(píng)估、驗(yàn)證整體結(jié)構(gòu)的抗震性能。
　　(2)基于IDA的分析結(jié)果，對(duì)整體結(jié)構(gòu)和典型墩柱進(jìn)行了基于位移的地震易損性分析，繪制了易損性曲線，并給出了易損性曲線的擬合方程;分析了三水準(zhǔn)下結(jié)構(gòu)的抗震性能，并引入抗倒塌儲(chǔ)備系數(shù)

4、CMR進(jìn)行抗倒塌評(píng)估。結(jié)果表明以最大層間位移角為性能值標(biāo)時(shí)，算例結(jié)構(gòu)在7度(0.15g)地震作用下抗震性能良好，在特大地震下也具有良好的抗倒塌能力。
　　(3)引入考慮損傷耗能的Park-Ang雙參數(shù)破壞準(zhǔn)則，并建立了基于損傷的模型;詳細(xì)分析了各參數(shù)的取值和能量項(xiàng)占整個(gè)損傷指標(biāo)的比例，計(jì)算了結(jié)構(gòu)在各極限狀態(tài)下的損傷指標(biāo)，并與Park提出的損傷等級(jí)分類進(jìn)行了比較;同時(shí)分析了基于Park-Ang損傷指標(biāo)的地震易損性和抗倒塌性能，并與基