天津地铁Z2线桥建合一式高架车站结构抗震性能试验研究

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随着城市轨道交通的大力发展,桥建合一式高架车站结构体系的应用越来越多,保证震时高架车站结构的抗震安全性及震后的可使用性具有重要的意义。目前我国仍缺少桥建合一式高架车站结构的设计标准,有关震害记录也几乎空白。因此对高架车站的抗震性能、破坏机理和抗震薄弱环节进行研究具有十分重要的意义。振动台试验是研究结构抗震性能比较准确的试验方法。本文以天津地铁Z2线高新一路站为工程背景,对桥建合一式高架车站结构的抗震性能进行了振动台试验研究,主要内容及结论如下:(1)根据试验条件简化了原型结构,根据相似理论确定了相似关系,进行了模型设计并制作了试验模型;制定了振动台试验方案;选取合适的地震动记录,制定了试验测量及加载方案。(2)开展了桥建合一式高架车站结构模型振动台试验研究。结果表明,在八度多遇及设防地震作用下结构均处于弹性阶段。遭受八度罕遇地震作用后,模型结构横桥向自振频率及刚度下降最多,分别为9.02%和17.23%,横桥向为弱轴向更易产生损伤;模型结构加速度放大效应较为明显,顶部站台层加速度放大系数为2.1~2.5;横桥向最大层间位移角为1/250,均满足1/50的规范要求。根据试验现象,判断站厅层悬臂梁、车站纵向中部的悬臂端框架柱为抗震薄弱部位,在实际工程可采取在悬臂端靠近双柱侧设置支撑加强。(3)采用ABAQUS软件对模型结构试验进行了模拟,与试验结果对比发现两者的动力特性相差约12%,动力响应误差均在15%以下,验证了有限元模拟的正确性。对原型车站结构进行抗震性能有限元数值模拟,揭示原型结构的动力响应规律及塑性发展历程,结果表明原型车站结构抗震性能良好,满足在八度设防烈度下“小震不坏,中震可修,大震不倒”的抗震设防要求。
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