混凝土结构选用弹性本构模型,对于C30混凝土,其静弹性模量按规范取为3.0Gpa,动弹模按由其静弹模提高给出,泊松比取0.2。

　　1.3 边界条件

　　静力计算时,模型四周分别约束相应的水平向位移,底部为竖向固定、水平自由的边界,上表面为自由边界。

　　动力计算时,在模型四周边界上施加自由场边界条件[5],底部边界取为竖向固定、水平自由的边界,上表面为自由边界。

　　1.4 地震荷载输入

　　地震波采用上海地区50年超越概率为10%的人工合成波,其时程曲线及富氏谱如图6示。

　　2 计算结果与分析

　　文献[1]对混凝土材料进行动力试验表明,混凝土的动弹模比比静弹模量高出30%~50%,本文拟通过比较动力计算时混凝土动弹模分别取1.0、1.1、1.2、1.3、1.4和1.5倍的静弹模时结构的地震响应,分析混凝土动弹模的变化对结构动力响应的影响。文献[5]的研究表明:柱端弯矩对地震荷载最为敏感,即地震荷载引起柱端弯矩的增量最大。故本文拟仅通过分析不同动弹模对柱端弯矩的变化以研究混凝土动弹模对地铁车站结构地震响应的影响。

　　图7与8分别为不同动弹模时柱端弯矩的绝对值和相对值,表2为不同动弹模作用下地震荷载引起纵向跨中柱子柱端弯矩的增幅。

　　由图7、8及表2可见:1.混凝土动弹模取1.0~1.3倍的静弹模时,柱端弯矩绝对值及相对值均相差不大,而取1.4或1.5倍的静弹模时,柱端弯矩绝对值显著增大,但柱端弯矩的相对值十分吻合;2.混凝土动弹模取1.1~1.3倍的静弹模时,地震荷载引起柱端弯矩的增幅相差不大(25%~28%);3.混凝土动弹模取1.0倍的静弹模时,柱端弯矩的增幅较小(13%),取1.5倍静弹模时增幅又过大(176%);4.混凝土动弹模值越大,车站结构的刚度越大,柱端弯矩值也越大。此处弯矩增加,何处矩减小.

　　考虑到未来50年超越概率为10%的上海人工波的幅值较小,且以低频为主;另外,地震时弯矩增幅在30%以下时结构自身安全储备一般即可提供。因此基于上述分析,综合考虑结构的安全储备与工程的经济性,建议在动力计算时,混凝土动弹模取静弹模的1.4倍,按计算结果进行结构抗震设计既可保证结构安全,又能使工程经济。

　　3 结束语

　　本文研究了混凝土动弹模对地铁车站结构地震响应的影响,通过计算、比较分析,确定了在进行地铁车站结构抗震分析时,混凝土动弹性模量的合理取值,即将混凝土静弹模提高40%作为其动弹模值。按该情况下的计算结果进行结构抗震设计既可保证结构的安全,又能使工程经济。该结论可为地铁车站结构的抗震设计参考。

　　参考文献:

　　[1]郑永来,周橙,黄炜,等.动态弹性模量的实验研究[J].河海大学学报,1998,26(2):31-35.

　　[2]杨林德.上海市地铁区间隧道和车站的地震灾害与防治对策研究[R].上海:同济大学上海防灾救灾研究所,1999.

　　[3]杨超.饱和软土地铁结构地震响应计算方法的研究[D].上海:同济大学,2003.

　　[4]刘齐建.软土地铁建筑结构抗震设计计算理论的研究[D].上海:同济大学,2005.

　　[5]王国波.软土地铁车站结构三维地震响应计算理论与方法的研究[D].上海:同济大学,2007.

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