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　　●1923年 日本關東大地震，25座隧道遭到破壞
　　●1952年 美國克恩縣地震，南太平洋鐵路上4座隧道遭到嚴重破壞
　　●1976年唐山大地震，剛建成的天津地鐵在沉降縫部位有發(fā)生面層局部脫落或出現(xiàn)裂縫的跡象
　　●1985年 墨西哥8.1級地震中，建在軟弱地基上的箱形結構地鐵區(qū)間隧道出現(xiàn)錯位現(xiàn)象
　　●1995年 日本“阪神地震”對神戶市內(nèi)地下結構造成了有史以來最嚴重的破壞，地鐵等大量地下工程均發(fā)生嚴重破壞
　　●2008年 四川汶川里氏8.0級地震，造成位于震中附近的都江堰-汶川公路多座隧道嚴重受損，出現(xiàn)了襯砌開裂、鋼筋出露等現(xiàn)象

 

　　振動臺試驗步驟
　　➢模型箱設計與制作
　　➢相似比計算和設定
　　➢結構模型制作
　　➢傳感器布置
　　➢輸入地震波的選取及加載方案
　　➢工況設置

車站結構鋼筋應變片布置圖


土壓力傳感器布置


 a）SJ12                                         b）SJ18
輸入峰值加速度0.6gEl centro波時中柱上的應變 


 a）SJ12                                              b）SJ18
輸入峰值加速度0.4gEl centro波時中柱上的應變

　　（1）中柱的應變時程曲線與地震波時程曲線的形狀相似，特別是底端。
　?。?）中柱頂端的應變峰值要大于底端的應變峰值，但在頂端的應變基本上一直保持在一個方向，而底端的應變則隨地震波波形的變化發(fā)生正負方向變化。

　?。?）在結構側墻上，底端的動應力最大，然后是結構中樓板處，最小的是其頂端。
　?。?）隨地震波強度的增加，結構頂板處的動應力變化不大，而且也沒有規(guī)律。
　?。?）隨著輸入地震波的強度的增加，除側墻頂端外，結構附近土體中的動應力逐漸增大。
　　主要結論：
　　（1）中柱的應變時程曲線與地震波時程曲線的形狀相似，特別是底端；中柱頂端的應變峰值要大于底端的應變峰值，底端的應變則隨地震波形的變化發(fā)生正負方向變化；
　　（2）隨地震波強度的增加，結構頂板處的動應力變化不大，其它各點的動應力逐漸增大。
　?。?）結構側墻的動應力，底端、中樓板、頂端依次減小，但應變時程曲線與地震波的形狀差別較大。

　　振動臺試驗在北京工業(yè)大學工程抗震與結構診治實驗室進行，設備為美國MTS公司生產(chǎn)的電液伺服驅(qū)動地震模擬振動臺。
　　本試驗采用矩形懸掛式柔性剪切模型箱，凈容積為2.5m×1.5m×1.1m。

 

　　D工況和JC0工況中，同一測點的加速度時程曲線的波形基本一致，JC0工況中加速度峰值略小；傅氏譜的頻譜成分大致相同，主頻范圍在5~10Hz。隨著激振強度的增加，兩種工況同一測點的加速度變化幅度先減小后增大。

　　與D工況相比，JC0工況中邊墻頂/底部以及中柱底部的應變幅值均有所增加，范圍大致在1.07倍～1.43倍; 而中柱頂部應變幅值有明顯的減弱現(xiàn)象，其減小范圍大致在22.3%～34.9% 。

　　JC0工況中，邊墻頂部應變幅值大于底部；中柱底部應變幅值小于頂部。

　　相同強度地震波，上層車站結構模型同一測點的加速度峰值隨著密貼交叉角度的減小而增大，隨著垂直交叉凈距的增大而增大，且各工況的加速度峰值均小于D工況。

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　　凈距對上層車站結構地震反應的影響程度強于交叉角度對上層車站結構地震反應的影響程度
　　在不同工況中，非密貼交叉工況中結構模型的應變幅值變化規(guī)律基本相同，而密貼交叉工況中結構模型的應變幅值變化規(guī)律基本相同。其中，非密貼交叉工況中，中柱頂部的應變幅值大于底部，密貼交叉工況中，中柱頂部的應變幅值小于底部。

D工況 　　　　　　　　　　　JC5工況

JC10工況　　　　　　　　　　 JC0工況
　　
XJ工況 　　　　　　　　　　BX工況

　　隨著交叉角度的減小，上層結構模型中柱結構的應變幅值逐漸降低；隨著凈距的增加，中柱結構頂部應變幅值增大，中柱結構底部應變幅值減小。

　　密貼交叉地下結構振動臺試驗的主要結論
　　下層結構模型的存在，未改變地震波在土中的傳播規(guī)律，但在一定程度上影響了模型土體和結構模型的振動特性。由于密貼交叉上下兩車站結構間的相互作用，兩者的應變幅值存在較大差異，尤其結構模型底部應變幅值放大效應顯著。
 隨著上下兩結構模型凈距的增加，上層結構模型的地震響應大致呈遞增趨勢，僅結構模型底部的應變幅值減小，變化規(guī)律接近于單體車站，下層結構模型的地震響應均有所減小。
 隨著密貼上下兩結構模型交叉角度的增加，上下兩結構模型的加速度峰值均減小，而應變幅值均有所增大，但變化幅度相對較小。
 隨著上下兩結構模型空間位置（凈距、交叉角度）改變，上層結構模型底部應變幅值的變化幅度大于上部，下層結構模型頂部應變幅值的變化幅度大于下部。

　　地鐵車站與周邊商業(yè)建筑一體化建設，對車站的結構形式等提出了極高的要求。

　　斷面形式

　　特點：空間高、柱距大、Y形柱。

 

　　基巖埋深達百余米，且土層松軟，對地震波有明顯的放大作用。

　　設計模型箱為懸掛式方形層狀剪切模型箱，設計模型箱長2.92m，寬2.12m，高1.36m，內(nèi)部有效容積為2.5m × 1.5m × 1.2m。

　　試驗設計——結構模型

　　采用微?；炷梁湾冧\鋼絲網(wǎng)分別模擬車站結構的混凝土和鋼筋。
　　用2.5~5.0mm的粗砂代替混凝土中的粗骨料，0.15~1.0mm的細砂代替混凝土中的細骨料。
　　振動臺試驗過程

　　1）側墻加速度放大系數(shù)與峰值隨著地震波加速度峰值的增加而增加；
　　2）相同地震波下，側墻的加速度峰值隨著埋深增加而減小。

　　單層結構-Y形柱加速度反應

　　1)Y型柱的加速度峰值與放大系數(shù)隨著埋深的減小而增加。 最大值與最小值分別出現(xiàn)在Y型柱的頂部和底部。
　　2)各點的加速度放大系數(shù)隨著輸入地震波的峰值增大而減小。

　　單層結構-頂?shù)装寮铀俣确磻?br />

　　對結構而言，頂板的加速度反應與底板相差不大，但總體來說，頂板大于底板。
　　單層結構-應變反應

不同地震波峰值下Y柱各監(jiān)測點應變幅值

　　在Y型柱上，應變最大值出現(xiàn)在柱的分叉點下的柱中間位置，即Y7、Y8監(jiān)測點處，柱頂、柱底與Y型柱分叉點內(nèi)側，應變幅值接近，且數(shù)值都很小。
　　雙層結構-加速度反應

 

　　雙層結構中Y型柱加速度最大值出現(xiàn)在Y型柱頂部，加速度最小值出現(xiàn)在Y型柱與中板相交的位置，雙層結構中Y型柱上層監(jiān)測點的加速度整體大于下層監(jiān)測點的加速度。
 

　　雙層結構-應變反應

　　1）Y型柱整體應變幅值大于結構其他部分構件測得的應變幅值；
　　2）地鐵車站中柱底部的應變幅值大于頂部的應變幅值。
　　Y形柱地鐵車站振動臺試驗主要結論
　　◇相同地震波下側壁中部的加速度峰值與加速度放大系數(shù)最大，側壁底部和頂部的加速度峰值與放大系數(shù)較小。
　　◇單層結構的Y型柱最大值與最小值分別出現(xiàn)在Y型柱的頂部和底部；雙層結構的Y型柱加速度最大值和最小值分別出現(xiàn)在Y型柱頂部與Y型柱與中板相交的位置，Y型柱上層的加速度整體大于下層的加速度。
　　◇Y形柱上方與車站結構頂板采用兩叉支連接，約束性較強和整體性較高，使得Y形柱上端應變幅值較小，而Y形柱分叉處應力幅值較大。單層車站結構最大應變幅值出現(xiàn)在Y形柱分叉處下方位置，雙層車站結構最大應變幅值出現(xiàn)Y形柱底部。

（整理自2016年海峽兩岸巖土工程/地工技術交流研討會分會場報告，匯報人：李紅軍）