土－地下结构非线性动力相互作用理论

基金项目：国家自然科学基金(50578076)；江苏省自然科学基金(BK2004124)；南京工业大学博士创新基金(BSCX200515)作者简介：宰金珉(1945–),男,博士,主要从事复合桩基、土－结构静动力相互作用研究.土－地下结构非线性动力相互作用理论及其应用摘要：基于土－结构动力相互作用理论，阐述了土－地下结构非线性动力相互作用的基本原理及其建模方法，基于该方法对1995年日本阪神地震中震害最为严重的大开地铁车站进行了成灾机理有限元数值模拟分析，结果表明：在地震动作用下，在车站结构顶板与侧墙的交叉部位和中柱的顶底端首先发生弯曲破坏而形成塑性铰，使得顶板上覆土的大部分重量传递到由中柱来承担，在由顶板破坏后传来的上覆土重力和地震动在中柱中引起的压应力的共同作用下，中柱发生压曲和弯曲的双重破坏，最终导致中柱倒塌，进而导致车站顶板的塌陷；同时，也表明水平向地震作用仍是造成大开地铁站结构破坏的主要因素。关键词：地下结构；动力相互作用；非线性；震害机理Theoryofsoil-undergroundstructurenonlineardynamicinteractionanditsapplicationAbstract:Basedonthetheoryofsoil-structureinteraction,thetheoryofsoil-undergroundstructurenonlineardynamicinteractionanditsanalysismodelarestudiedinpaper.Byusingtheanalysismodel,thedamagestoDakaisubwaystationareanalyzed.Itprovesthat:flexuralfailuresaredetectedinjunctionsofDakaisubwaystationandthedamagedjunctionsbecometheplastichinges.Accordingly,thosecolumnsofstationmustundertaketheweightofoverlyingsoilcausedbyupperplate’sdamage.However,thesecolumnsarealsodamagedbyearthquakeatits’topandbottom.Atlast,thecolumnsofDakaisubwaystationarecrushedorbendedinearthquake,thereby,theupperplateofstationiscollapsed.Atthesametime,thehorizontalcomponentofearthquakeisthemaindynamicloadtocausetheseveredamageofDakaisubwaystation.Keywords:undergroundstructure,dynamicinteraction,nonlinear,mechanicsofearthquakedisaster引言地震时，结构物与支撑它的地基之间总是有相互作用的，早在20世纪30年代后期，研究人员已经认识到在地震作用下上部结构与地基是相互影响的耦连体系，土与结构应作为整体系统来研究其动力反应。这种相互作用，当上部结构物刚度大而地基的刚度相对较小时更为突出。图1表示了土－上部结构的动力相互作用机制，如图1（a）所示，地震时基岩运动通过地基土层传播到基底激起上部结构的运动，以表示基岩地震动，表示上部结构基底面的运动，在刚性地基假定条件则有：（1）此时的计算简图如图1（b）。由于土层是变形体，基岩地震动经过土层介质传播到结构基底时地震动的运动幅值和频谱特性将有很大的改变，在这种情况下，研究场地地震效应对上部结构地震反应的影响是非常有必要的，首先求解土层的地震反应，计算出上部结构基底对应处的，然后将在上部结构基底处输入来计算上部结构的地震反应，计算简图如图1（c），但该方法中不能考虑上部结构的反作用，因此，还不能被认为土与上部结构的相互作用，只有当把土层的计算简图和上部结构的计算简图交联成一个整体的计算简图才能完全考虑土－上部结构的相互作用，计算简图如图1（d）。1土－地下结构动力相互作用的基本理论土－地下结构动力相互作用（Soil-UndergroundStructureInteraction，简称：SUSI效应）的概念基本同于土－上部结构动力相互作用的概念，但土与地下结构的动力相互作用完全是通过两者的接触面来传递的，因此也无法像土与上部结构动力相互作用那样进行如图1的简化。（a）（b）（c）（d）（a）（b）（c）（d）图1土－上部结构动力相互作用示意图Fig.1Theschematicplanofdynamicsoil-structureinteraction左目前，进行土肚－地下结构动述力相互作用分托析的最有效方逮法为有限元法芽，在该方法中学最关键的问题船是如何处理土概与地下结构之阴间接触面的动剥力学行为，处和理该问题最简娇单的方法是把触土体和地下结瞧构作为一个整确体进行有限单蝶元网格划分，鹊只是将地下结管构材料的力学叶特性区别于土勒介质的力学特拨性，由于在此未只是将地下结匆构当作另外一慧种介质看待，毛地下结构和周企围土体在接触彼面上变形的相鸽容条件和动力担平衡条件就被谅有限元法自动渔满足，在使用昌该方法时，地武下结构单元与蛾对应的土单元充在接触面上共泻用相同的结点钱，如那图惩2词（沫a倒），对土体和鼓地下结构的有验限元集合体建忆立动力平衡方烤程式为：恶出氧树这需部茅桥（农2牧）螺式中绪代表各介质的瞧质量矩阵，导代表阻尼矩阵射，递代表刚度矩阵松，廉代表外力，下抓标笛代表地下结构完介质，下标殖代表土介质。忧由拌于亮土体和地下结责构两种介质的酸力学特性相差汤很大，在强地概震发生时，土勉体与地下结构驰在接触面处的铃相对变形较大叹，甚至会出现平土体与地下结敏构之间出现沿哄接触面法向相视对分离和切向茄相对滑动的接阳触非线性问题巾，对于接触面损处两种不同介泥质相对变形较丘大时一般采用体接触面单元来趟模拟土与地下驶结构的相互作啦用，常用的接零触单元为无厚武度养Goodma雨n微单元，如顶图利2喷（婚b释），采用无厚闷度凳Goodma熟n亏单元时建立的标整体有限元动削力平衡方程为灭：孩取京中（警3脾）颤键以蹈猜筋姨矩祸杯筛企式中下标停代表接触面单仇元，其余字母到的含义同公式碍（牺2提）。停采用接触单元绩模拟动力接触那时只能模拟接离触面在小变形包下的力学行为销，当模拟土与戒地下结构在接年触面处发生大偶变形或发生相兼对滑动和分离描等强动力接触碎非线性问题时条，目前最有效棒的处理方法是蜜采用接触面对咸法缝，诵锻即在土介质与妨地下结构介质黑的接触面处分阁别定义土介质界的边界接触面晴和地下结构的测边界接触面，格把其中一个边僵界接触面定义死为主接触面，贼另一个定义为植从接触面，通零过定义主从接秩触面之间的力恼学行为来模拟房土与地下结构返的动力接触行额为，如俯图蔑2兔（横c芒）所示，采用宵接触面对法模温拟时建立的整堆体有限元动力移平衡方程为：坏作善溪命（码4畜）山谢木番勤纵纪颗脊夸目罚式中乓为接触约束矩鲜阵，茫为玉Lagran坑g瘦e陷乘子向量，光为主从接触面贱之间沿接触面犬的切向力和法延向力。（b）（b）(c)图2土与地下结构动力接触面的模拟方法Fig.2Modelthedynamiccontactofsoil-undergroundstructurebydifferentmehods延2赔袋土－地下结构晓动力相互作用新的非线性问题旦2.1烘穿材料非线性僻书在进行土－地诉下结构动力非炮线性相互作用晒分析中，必然滨涉及到土和混题凝土材料的动挂力非线性特性骨，尤其是钢在强地震动发葡生时，土－拼地下饲结构动力相互青作用慰是一个非常复丛杂的强非线性灾问题。宽土在小应变幅捕的条件下，土瞧的变形显示出泰近似弹性体的低特征，例如机芬械基础下土的欣工作状态就是宪如此。但在大乒应变时，如地润震、大爆破和辜压密施工等，负动荷载将会引拾起土结构的改万变，从而引起棕土的大变形和即强度损失，土稻的动力特性将膜明显不同于小尽应变幅时的情咳况。土的动力幕非线性模型目票前主要分为两胆大类，分别为钥粘弹性模型和顶弹塑性模型，渠土的粘弹性模涝型又可分为等蜘效线性模型和闲非线性粘弹性锐模型。堪本文作者庄海理洋等某基于岩土广义恳塑性力学，建信立了更简单的毫土体记忆型粘中塑性嵌套面动逢力本构模型每[朝1股-2社]泡，通过该模型赴对土体应力应绩变滞回曲线的芦预测结果与试成验结果的对比辆分析，验证了猎该模型的可行好性。各对于混凝土材风料的非线性动魔力本构模型，辉目前常用的有凭传统弹塑性模忆型和塑性损伤暴模型南[揉3吊-鲁6泡]传。混凝土宏观赶的力学行为通俗常采用传统弹歇塑性模型来模舒拟是可行的，蔬但混凝土的破妥坏过程明显区舞别与金属和玻估璃等均质材料砍的破坏发展过够程，混凝土破他坏的微观力学昌行为是内部裂石缝萌生、扩展恼、贯通进而失含稳的过程，尤衡其对循环荷载拾作用下钢筋混获凝土，由这种狭微观破坏过程们而引起的刚度愤衰减现象更为缝明显，用传统僻塑性本构模型绘很难模拟混凝僵土在循环荷载茶作用下的微观掩破坏力学行为下，采用连续损示伤力学理论来杏研究混凝土的啦动态破坏力学淋行为已取得了约很大的突破古[御7正]血。幼Jeeho娃Le缸e柔等基于混凝土似的断裂能叮[广8绒]谎，蛮在章Lublin墨e庭r口等提出的塑性塌损伤模型的基蚕础上进行改进称[芽9周]蚕，分别采用两手个损伤变量来慢描述混凝土受侵拉和受压破坏蛋时两个不同的响刚度衰减规律刷，并采用多个祖硬化变量来修剪正模型中的屈涝服函数，建立永了一个新的混滥凝土在循环荷迎载作用下的动芽力塑性损伤本竿构模型，数值带模拟和试验结驻果的对比分析东验证了该模型眯的优越性。糖2.2鸦取几何非线性忧土体和地下结继构在大变形作丛用下其几何特珠性将发生明显聋的变化，在大炭位移和大转动武过程中同时会阀引起应力应变剥关系的非线性驻。几何非线性接的特点就是基掉于初始几何形描态建立的刚度杰矩阵随着结构砍几何特征的变据化而变化，刚贞度矩阵的这种俊变化区别于由怖应力－应变关目系非线性（材锅料非线性）引喜起的刚度矩阵雕变化，而是应涛变－位移关系缓是非线性的，躁即刚度矩阵序也是位移跑的函数，应变忙－位移的非线娘性关系增量形嘴式可表示为：烦丈爷负绘延沉雀接团邀（沉1.3柏0膊）式中：证惠递愤根纹浙（睬1.3部1照）虽式中：层为线性应变的盈矩阵项，与判无关；译由几何非线性喊引起的矩阵项哪，与袖有关，通常丈是觉的线性函数。扩2.3射蜂接触非线性权动力接触问题硬是一个非常复猴杂的不连续力纵学问题，当两浸种介质接触面态相互接触时，庭法向接触力就岗通过在接触面揪对之间建立的叛接触约束相互鉴传递，接触面倾对上建立起来言的离散单元结想点对之间满足香位移协调条件扮和虎克定律；乡当接触面对发师生分离时，接珍触面对之间的瓣接触约束将会陶被取消，介质疗边界将转化为故普通边界，在白非线性问题的椅求解过程中，暮在每个增量分童析中都必须判裤断接触面的接城触状态，这是跨一个循环迭代袖的过程，具体伴迭代过程如图贸3托，图中姿代表接触面上氏节点法向接触绵力，干代表接触面相瓣互侵入的距离前。语动力接触的数激值算法塌有们Lagran权g横e晒乘子法五、进Penalt斯y季法、修削正影Lagran仅g悲e丧乘子法和线性状补偿法，前两森种方法的应用请较广。图3动力接触面数值算法的迭代过程图3动力接触面数值算法的迭代过程Fig.3Interactivealgorithmofdynamiccontact3算例际阪神地震带来朵的破坏是多方俭面的，但在这案次地震中首次谣出现地下结构嫁主体结构的严狗重破坏，其中恢共多有劳5赌个地铁车站和优约批3km个的地铁区间隧岁道发生破坏，祥破坏最为严重坐的是大开地铁盼车站，一半以何上的中柱完全响坍塌，导致顶势板坍塌和上覆兴土层的沉降，汉最大沉降量达毕2.5m饱之多，地面沉粮降如疏图悔4勇。瘦大开地铁车站剖顶面位于地下馅4.8m乌，所处场地主寨要由全新世砂希土和更新世粘习土组成，根据和参考文寇献丹[膏10榜]察，该场地的地甚层情况及其物咐理参数如蜜表忌1民，利用基于糟广义塑性力学狸建立的土体记摇忆型粘弹塑性探动力本构模型奸描述土的动力筹特性傻，傍在动力计算中是当不考虑孔隙苏水排出时，土这的泊松比一般取取赌0.4我9周。图4地铁车站的破坏及其坍塌引起的地面沉降Fig.4GroundsettingcausedbythecollapseofDakaisubwaystation尖表栋1芬大开车站地基精土物理特性参舅数衔Table.宫1晶Physi炊calpa缝ramete抽rsof客soils唉infou迎ndatio幸nofD农akais理ubway珍statio穗n蛛土盘泰荣类罩深度凭（戚m据）帅密度孙（驰t/m朵3光）哥剪切波速非（辱m/痰s搏）欺最大剪切模量度（承MP致a湖）破泊松比暑人工填土昨0-1.0皂1.9昏140锹38.00宁0.333兆全新世砂土垦1.0-5.驰1暑1.9各140懒38.00撒0.32押全新世砂土拒5.1-8.冤3滔1.9框170唇56.03许0.32法更新世粘土景8.3-11钞.4躁1.9搂190洲69.99绝0.40白更新世粘土既11.4-1挽7.2吊1.9熄240暂111.67协0.30万更新世砂土刷17.2-2沫2.2纯2.0茧330蹄222.24默0.26诞大开地铁车站郑的中柱尺寸洲为务0.4×经1.0m识，中柱的间距袭为蜂3.5m毙，混凝土的动樱力本构模型采蒜用本部分第一更章中介绍的混拼凝土动力损伤语塑性模型，主计体结构采吓用拌C3康0卧混凝土，弹性包模量取禁为和3.0×10妖4MP袍a稠，泊松比笔取霉0.1攻8堤，混凝土的重斧度取至为竞25kN/m坛3肯，阻尼比暂取今5吉％，根怎据环C3映0声混凝土的强度卡指标，其轴心泰抗压强度眼为殿20.1MP研a差,运轴心抗拉强度侵为川2.01MP狮a当，其受压时的赖应力应变关系辽曲线如欠图戒2-1挖0涌，唇C3惜0揪混凝土的粘塑锹性动力损伤模题型的模型参数延如润表绳2桶。劈在把三维问题谎转化为二维问垒题时，车站中丢柱被等效为一溉面纵墙，采用嗓等效前后刚度级不变的原理，坏把其弹性模量截折减耽为寄0.857×抵10显4罗MP斜a划。坚表朴2寸护混凝土动塑性滚损伤模型参数盛取值血Table.荷2Valu存esof扫parame抄tersu尽sedby刻plast歼ic-dam耽agemo碧delof每concr汪ete毅模型参数悄参数值炊模型参数怕参数值候弹性模量捷（肚MP鞋a睡）谢3.0×10桶4谷初始屈服拉应继力鸡（汗MP株a貌）倚2.9肥泊松比客0.15业0农密度否（兼kg/m霸3胶）筒2450环1协扩张角破（暂0皂）值36.31折0速初始屈服压应粱力株（享MP羡a垮）牢13.0沸0.1巡极限压应力乞（阻MP搏a踪）趟24.1精车站周围土体搬可以采用四结华点平面应变实捡体单元模拟土案材料，车站结闹构部分属于细孩长结构，也可倒以采用四结点烫平面应变实体恒单元模拟。本沃文采用足够大搜的地基边界来群消除动力边界阳对结构动力反馆应的影响，地丝基宽度取如150m份，地基宽度与橡车站结构宽度群之比臣为棉8.产8涌，根据已有的度研究表明，这腾个宽度足以消厨除边界效应对安结构地震反应惠的影响，整个邀计算体系的有群限元网格划分围如图翼5篮。图5土－大开车站动力相互作用体系的网格图5土－大开车站动力相互作用体系的网格Fig.5Meshesofsoil-Dakaisubwaystationinteractionsystem潜根据神户海洋骗气象台测定的己阪神地震加速稳度时程记录以方及本文所取的园假设基岩面与复实际加速度时议程测得深度之最间的关系，基猜岩面输入南北晃向水平加速度堤时程叔时雨,筒峰值加速度被毒调整为舞0.40g喷，竖向峰值加负速度被调整为沸0.15g绘。潜在有限元计算万中，使用实体同单元时计算结涛果只能输出单特元内的应力，伟但不能直接给认出结构的内力勉，因此，本文榆采用两结点平剩面梁单元模拟探车站结构，计土算结果首先给姻出了水平向地搞震下大开地铁酷车站结构构件捷连接部位的内饮力反应幅值，知如表葛3科。在竖向地震赶作用下大开地骗铁车站结构构幸件连接部位的复内力反应幅值凳如表苍4肿，同时，表疲5会也给出了在水拐平向地震和竖知向地震共同作靠用下大开地铁抛车站结构的内可力反应幅值。柱由于缺少大开玉地铁站地基土叮的静力参数，隐无法计算静力洗荷载条件下大待开地铁车站的脚内力值，因此逐在本章中仅对敌地震动荷载条吊件下大开地铁睛车站结构的动凳内力反应与各赠构件的允许承醒载力进行了对搞比分析。根据布参考文筑献三[蜘1著1计]薯中对大开地铁酿车站结构配筋油情况的描述，恶边墙、顶板和冰底板的横向和织纵向分别使用滥了淹φ泽1剧6漏和绞φ际2甲5键的钢筋，顶、拍底板的配筋率斩为穷1.俱0苏％，侧墙的配桂筋率悦为查0.柔8犹％，中柱采折用亮φ奶3膏2林的钢筋，其配递筋率探为皆6干％，中柱的箍恨筋采趣用单φ它9@35装0老，根据上述的踩配筋情况，计多算出的大开地岔铁车站结构各峰构件的截面内始力设计值如抄表许6缸。守表蜘3辨惜水平向地震殿下车站不同部爽位的结构内力择Table.议3厅Force男sind洋iffere穷ntcom梯ponent宪sofD迷akais基ubway举statio岁ninh菜orizon什talea叼rthqua找ke爽车站结构部位玉轴向萄力迁(脖kN/m)悦剪析力满(线kN/m)踪弯页矩理(争kN.m/m屠)衬正幅值尊负幅值穴正幅值铲负幅值纸正幅值知负幅值婆顶板左端思159.0判131.0掏94.9笛57.5喝479.6吼628.5课顶板中左娱27.9同18.5卖92.5克58.1蹈149.9雾3.1笋顶板中右恢39.0浆24.2溪63.3功61.9江157.5抽14.7汁顶板右端伞126.2疼134.5沿89.9壳57.3荣602.5柜463.3警左侧墙顶共85.1渗66.1逐130.1副153.6富466.9防630.0投左侧墙底挡140.6尝214.6篮214.2伴319.9齐760.4苏516.6宰中柱柱顶狠36.4怜153.6趟27.0营33.3返184.1事128.5罩中柱柱底导36.4驰154.0瓶70.0扫93.5分158.2旅205.1纱右侧墙顶粉59.5言98.7种129.4轰152.6榜590.6陪447.1说右侧墙底育189.4惕224.8测208.1团285.5剥546.4府643.7印底板左端仿202.4锻423.0铺241.0千184.6付780.0赴535.0悦底板中左声15.1厚96.3烂34.1汤40.1颤156.2皮16.0敲底板中右突2.1聪85.9捆75.2赏14.0架146.7誓14.6景底板右端尽239.9咳293.3榨204.6位200.6怠555.6发670.2阅表膊4负回竖喘向地震养下车站不同部功位的结构内力候反应幅值假Table.别4For端cesin傻diffe部rentc签ompone腥ntsof开Dakai多subwa棍ystat易ionin贸verti搬calea幸rthqua腔ke奶车站结构部位桌轴向误力怖(诸kN/m)弃剪互力棉(趣kN/m)涛弯羽矩墨(矛kN.m/m窝)肃正幅值筛负幅值德正幅值延负幅值蜻正幅值骄负幅值借顶板左端蓝146.2帽103.0稿49.0具55.2边65.7峡76.1即顶板中左懂150.5政103.9微53.4淘53.9洞59.2招63.7祝顶板中右绘150.2风103.1缴55.4础57.0欠57.8若63.2滤顶板右端伯152.9训104.6柄53.6渡50.5旺72.5佣76.8货左侧墙顶斧78.7疤95.1弹79.6枣106.8嚼59.8侮60.8我左侧墙底想101.2荡114.4讽95.5响84.4咸77.4贱80.5末中柱柱顶窗423.2震450.1供1.1陕1.1跳2.8汇3.9献中柱柱底绿462.4燃489.0振1.4鄙1.1克3.9悠2.8监右侧墙顶梅88.9很84.7疫88.6骑72.4扭66.2赚63.6根右侧墙底嗽110.2压100.4炎73.7济89.2善68.3牢72.1聋底板左端紧136.9辈107.2议81.6翅76.7强81.0湾86.6该底板中左迁189.9央145.3注55.9蚁59.0乓52.1弯52.8倡底板中右恨190.3汤144.9览58.3超56.8棒52.2悟52.0会底板右端鞋140.9陪97.9得77.8辰77.0绝70.3蚁79.7见表滑5护旱水平向和竖锐向地震关共同作用下车正站不同部位的蜘结构内力反应铁幅值隐Table.企5Forc冲esin掠differ猾entco零mponen底tsof传Dakai升statio气ninh托orizon药tal&域vertic汪alear季thquak非e需车站结构部位乏轴向腾力潮(舒kN/m)安剪向力华(筑kN/m)庆弯愁矩肤(闲kN.m/m咸)恨正幅值该负幅值司正幅值忘负幅值巧正幅值泡负幅值潜顶板左端爸153.2撕175.7端111.9堤89.4乏495.2浆597.6洒顶板中左烟80.6矛124.7股131.8虏73.6间194.5国37.0信顶板中右枝88.8台122.2疮85.0细89.9态205.4肾34.1胡顶板右端到149.5脱152.7池100.4爸87.0煌580.2品436.0脂左侧墙顶炸114.1耕74.5垮190.9肌137.7先482.4狱596.1恒左侧墙底跟187.6止240.8老221.2露340.3刘809.4狼518.4哀中柱柱顶石262.5右484.4敲28.7闪33.6总176.4绣134.4级中柱柱底阿295.4套523.3摄66.9假91.0计153.0蚀196.0切右侧墙顶折99.9渗130.8肿125.8岁164.3丢568.8誉425.2吉右侧墙底姨187.4聪232.2决267.7过282.5强560.0僻637.9柳底板左端由202.3府462.3细256.1舟214.5得842.2滴529.9系底板中左浮113.7秃176.1这40.4和91.6赔249.7弦30.6报底板中右薄113.6栗198.1带93.0外53.6籍278.8须35.4家底板右端汽264.6商359.2瑞219.6云217.5猜561.6夜651.6抖表念6罗粉大开地铁车站肠结构各构件内帝力的设计值储Table.秒6Desi蚊gnedf炕orces吉indif臂ferent只compo嗓nents榨ofDak轰aisub物wayst享ation疤结构构件推轴向餐力惊(扬kN/m)异剪抗力深(移kN/m)蛋弯挽矩林(姻kN.m/m该)统顶板适9581.讨760.8棒604.8些底板思10404.煎810.8档795.1呼侧墙顶端馅8949.屯700.7嫂423.4柳侧墙底端遗11152.景810.8家564.1真中柱尖8600.鹰415.0窃806.4篮在阪神地震后朽，有不少学者浩都认为大开地尝铁车站的严重恐震害主要是由薯竖向地震作用汽而引起的限[126-1满27]婆，认为中柱是蝇车站结构的抗煌震薄弱环节，念在含有竖向震恒动的阪神地震馅作用下中柱的啊轴向力超过了疏中柱所能承受堤的轴向力而导盏致中柱的破坏重，从而导致大促开地铁车站的辫顶板坍塌破坏仰。扑从对比分析表执3治～表哪6系来看，大开地兼铁车站中柱的痰设计是非常保净守的，由地震启动引起的中柱扑动内力反应与拌中柱的内力设行计值相比很小挽，中柱本身的剂动力反应不足削以使中柱发生刻倒塌破坏。由漏地震动引起的筹大开地铁车站碗主体结构交叉驴部位的弯矩反喊应非常强烈，芬其弯矩反应幅拿值甚至比结构尚的弯矩设计值难还要大，因此碌在车站主体结捧构的交叉部位爷很容易发生弯糖曲破坏，尤其雀是车站结构顶纷板在上覆土压时力作用下，本给身存在一定的妈静弯矩值，在钞上覆土压力和堤地震动的共同奶作用下，车站袄结构的顶板在签与侧墙交叉部端位的弯矩值超刑过该部位构件脊的弯矩设计值睬，从而使车站瞎结构顶板在与袭侧墙的交叉部希位发生严重的但弯曲破坏而变舟成塑性铰接，第并进一步导致麻顶板上覆土压订力的绝大部分素转移到由车站纠结构的中柱来扁承担，由于中梅柱的下端在地姥震动作用下已腿发生混凝土局美部压碎破坏，区在柱端形成塑件性铰，当再加晋上由顶板传递夕来的上覆土压中力，在中柱的似两端将发生严王重的压碎破坏扎和弯曲破坏，驻致使中柱发生渡倒塌破坏。因耕此，大开地铁江车站震害成灾压机理的合理解攀释初步认为：荐在地震动作用鞠下，车站结构蒜顶板与侧墙的选交叉部位首先棋发生弯曲破坏亮而形成塑性铰蜂，从而使得顶睁板上覆土的大太部分重量转移伸到由中柱来承充担，在由顶板义破坏后传来的碌上覆土重力和英地震动在中柱希中引起的动压警应力的共同作贝用下，中柱最欠终发生压曲和影弯曲的破坏，里最终导致中柱恼倒塌，进而导茅致车站顶板的酿塌陷。油文里中对大开地铁歌站的成灾机理店分析结果也能途够合理地解释代为什么在大开译地铁车站中埋甜深较浅的断面钱破坏较为轻微三的原因。同时扒，由表锋3窝～表阅6择的对比分析可欧知，水平向地破震作用而引起备的结构内力反钢应远比竖向地祝震作用下的结密构内力反应大具得多，水平向我地震作用应是跳引起大开地铁擦车站严重震害科的主要因素。4小结侄本文阐述了土正－地下结构非开线性动力相互佳作用的基本原东理，建立了土蚁－地下结构非恒线性动力相互咳作用的分析模然型，对大开地浅铁车站的震害育机理进行了数喝值模拟分析，药合理地解释了岔大开地铁车站肌震害的成灾机撞理，及大开地铁车站镇震害的成灾机翅理为：在地震零动作用下，在膨车站结构顶板馋与侧墙的交叉盛部位和中柱的蛾顶底端首先发饮生弯曲破坏而莫形成塑性铰，另使得顶板上覆柔土的大部分重浙量传递到由中盖柱来承担，在糕由顶板破坏后捡传来的上覆土并重力和地震动墙在中柱中引起舞的压应力的共益同作用下，中格柱最终发生压胳曲和弯曲的双蹦重破坏，最终抬导致中柱倒塌际，进而导致车伤站顶板的塌陷待；同时，谱水平向地震作论用仍是造成大原开地铁站结构切破坏的主要因状素框。参考文献药庄海洋浪,畏陈国兴疾,倘梁艳仙瓦.粗土体动非线性奏粘弹性模型及关其球在呈ABAQU武S规软件上的实故现许[J]云.蛋岩土力叙学漂(循录用赵)产.层庄海团洋仿,叼炭陈国干兴旧,吊宅朱定食华开.揭限土体动力粘塑喊性记忆型嵌套荒面本构模型及饿其验搞证群.待铃岩土工程学报乡,2006会(10).暮(捡待争刊贪)芽王氧哲柿,泽槽林桥皋大.唇础混凝土的一种岩非相关流塑性瓶本构模丑型脚[J].悠破水利学念报窑,2000仍,4:8着-13半.扫Andrze物j,Win本nic