基于IDA的“站橋合一”小型高鐵車站抗震性能評估——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、運營里程最長、運營速度最高、在建規(guī)模最大的國家。“站橋合一”式車站結(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“站橋合一”式車站結(jié)構(gòu)的震災(zāi)機理、破壞模式及抗震設(shè)計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)能量耗散機理，且未形成對高鐵車站結(jié)構(gòu)破壞機理和倒塌機制的深入

2、認識?？拐鹦阅茉O(shè)計的目標(biāo)不夠細化，相應(yīng)驗算指標(biāo)仍不明確，缺乏對中、小型車站結(jié)構(gòu)體系的地震災(zāi)害風(fēng)險分析。本文以天津南站為研究對象，通過建立三維有限元分析模型，對結(jié)構(gòu)進行了地震響應(yīng)分析，進而對該種結(jié)構(gòu)的抗震性能進行評估。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，分別對整體結(jié)構(gòu)和典型墩柱進行增量動力分析(IDA)，得到了各極限狀態(tài)下的性態(tài)點，研究了單個構(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、震強度指標(biāo)IM，得到了對應(yīng)的各性態(tài)點值;同時給出了結(jié)構(gòu)在各極限狀態(tài)下墩頂位移的限值，以便設(shè)計時參考和校核。結(jié)果表明單個構(gòu)件和整體結(jié)構(gòu)IDA曲線變化趨勢一致，各性態(tài)點值與整體結(jié)構(gòu)對應(yīng)值比較接近，可用通過對典型墩柱的抗震分析評估、驗證整體結(jié)構(gòu)的抗震性能。
　　(2)基于IDA的分析結(jié)果，對整體結(jié)構(gòu)和典型墩柱進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，并引入抗倒塌儲備系數(shù)

4、CMR進行抗倒塌評估。結(jié)果表明以最大層間位移角為性能值標(biāo)時，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;詳細分析了各參數(shù)的取值和能量項占整個損傷指標(biāo)的比例，計算了結(jié)構(gòu)在各極限狀態(tài)下的損傷指標(biāo)，并與Park提出的損傷等級分類進行了比較;同時分析了基于Park-Ang損傷指標(biāo)的地震易損性和抗倒塌性能，并與基