基于数值统计的浅埋地下结构地震动强度指标与抗震性能水平划分研究
Seismic Performance Levelsand Intensity Index of Shallow‑buried Underground Structure by Numerical Statistical Method
- 防灾减灾工程学报 2023年43卷第4期 页码：732-741
- 作者机构：
南京工业大学岩土工程研究所，江苏 南京 210009
- 作者简介：
王伟（1997—），硕士研究生。主要从事地铁地下结构抗震研究。E‑mail:ww970107@163.com
庄海洋（1978—），教授，博导。主要从事土动力学和地下结构抗震与减隔震研究。E‑mail:zhuang7802@163.com
- 基金信息：国家自然科学基金(51778290;51978333)
DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20210827002
中图分类号： TU352.4;TU93收稿：2021-08-27，
修回：2021-10-25，
纸质出版：2023-08-28
- 稿件说明：
移动端阅览
王伟,杨靖,张广宇等.基于数值统计的浅埋地下结构地震动强度指标与抗震性能水平划分研究[J].防灾减灾工程学报,2023,43(04):732-741.
WANG Wei,YANG Jing,ZHANG Guangyu,et al.Seismic Performance Levelsand Intensity Index of Shallow‑buried Underground Structure by Numerical Statistical Method[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2023,43(04):732-741.
王伟,杨靖,张广宇等.基于数值统计的浅埋地下结构地震动强度指标与抗震性能水平划分研究[J].防灾减灾工程学报,2023,43(04):732-741. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20210827002.
WANG Wei,YANG Jing,ZHANG Guangyu,et al.Seismic Performance Levelsand Intensity Index of Shallow‑buried Underground Structure by Numerical Statistical Method[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2023,43(04):732-741. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20210827002.
摘要
现阶段地下结构易损性分析还处于初步研究阶段，以单层双跨的日本大开车站为原型，建立了土与单层地下结构动力相互作用的有限元模型。首先根据地震动的频率，选取地震动；再采用增量动力时程分析方法（IDA），给出了地下结构地震损伤状态的判定与定量划分方法，最后挑选出合适的地震强度指标（IM）。分析结果表明，基于
PGA
（地表峰值加速度）
/PGV
（地表峰值速度）分类的地震动记录在IDA曲线上表现出显著的差异，地震动选取的合理性以及随机性是地下结构地震易损性曲线客观性的重要保证；峰值地面加速度（
PGA
）与场地土层顶底峰值相对位移（
PSSRD
）均可作为该类浅埋矩形地下结构地震易损性分析的有效且合适的地震动强度指标。基于场地的非线性地震反应特征，对于深埋地下结构的地震动强度指标还有待进一步研究。
Abstract
The studies on the vulnerability analysis of underground structures are still in the preliminary stages. This paper uses the single-story double-span Daikai station in Japan as a prototype to establish a finite element model the investigate the dynamic interaction between soil and single-story underground structures. First， select the ground motion according to its frequency； then use the incremental dynamic analysis method （IDA） to give the determination and quantitative division method of the seismic damage state of the underground structure， finally select the suitable seismic intensity measure （IM）. The results show that the ground motion records based on
PGA
（peak ground acceleration）/
PGV
（peak ground velocity） classification show significant differences on the IDA curve， thus， the rationality and randomness of ground motion selection are important guarantees for the objectivity of seismic vulnerability curve of underground structure. The peak ground acceleration （
PGA
） and the peak site surface relative displacement （
PSSRD
） can be used as an effective and suitable ground dynamometer for seismic vulnerable analysis of such shallow rectangular underground structures. For the deeply buried underground structure， the intensity index for its seismic performance should be studied further.
关键词
Keywords
references
Lu D C ， Wu C Y ， Ma C ， et al . A novel segmental cored column for upgrading the seismic performance of underground frame structures ［J］. Soil Dynamic Earthquake Engineering ， 2020 ， 131 ： 106011 .
Konagai K ， Takatsu S ， Kanai T ， et al . Kizawa tunnel cracked on 23 October 2004 Mid‑Niigata earthquake： An example of earthquake‑induced damage to tunnels in active‑folding zones ［J］. Soil Dynamic Earthquake Engineering ， 2009 ， 29 （ 2 ）： 394 ‑ 403 .
Wang W L ， Wang T T ， Su J J ， et al . Assessment of damage in mountain tunnels due to the Taiwan Chi‑Chi Earthquake ［J］. Tunnelling and Underground Space Technology ， 2001 ， 16 （ 3 ）： 133 ‑ 150 .
Zhang X P ， Jiang Y J ， Sugimoto S . Seismic damage assessment of mountain tunnel： A case study on the Tawarayama tunnel due to the 2016 Kumamoto Earthquake ［J］. Tunnelling and Underground Space Technology ， 2018 ， 71 ： 138 ‑ 148 .
Yu H T ， Chen J T ， Yuan Y ， et al . Seismic damage of mountain tunnels during the 5.12 Wenchuan earthquake ［J］. Journal of Mountain Science ， 2016 ， 13 （ 11 ）： 1958 ‑ 1972 .
陈龙伟 ， 袁晓铭 ， 孙锐 . 2011年新西兰 M w6.3地震液化及岩土震害述评 ［J］. 世界地震工程 ， 2013 ， 29 （ 3 ）： 1 ‑ 9 .
Chen L W ， Yuan X M ， Sun R . Review of liquefaction phenomena and geotechnical damage in the 2011 New Zealand M w6. 3 earthquake ［J］. World Earthquake Engineering ， 2013 ， 29 （ 3 ）： 1 ‑ 9 . （in Chinese）
Shinozuka M ， Feng M Q ， Lee J ， et al . Statistical analysis of fragility curves ［J］. Journal of Engineering Mechanics‑ASCE ， 2000 ， 126 （ 12 ）： 1224 ‑ 1231 .
Christopher R ， Roland L S . ATC‑13： Earthquake damage evaluation data for California ［R］. Redwood City ： Applied Technology Council ， 1985 .
NIBS . HAZUS‑MH： technical manuals ［R］. Washington ： Federal Emergency Management Agency and National Institute of Building Science ， 2004 .
Zhong Z L ， Shen Y Y ， Zhao M ， et al . Seismic fragility assessment of the Daikai subway station in layered soil ［J］. Soil Dynamic Earthquake Engineering ， 2020 ， 132 ： 106044 .
Liu T ， Chen Z Y ， Yuan Y ， et al . Fragility analysis of a subway station structure by incremental dynamic analysis ［J］. Advances in Structural Engineering ， 2017 ， 20 （ 7 ）： 1111 ‑ 1124 .
Huh J ， Tran H Q ， Haldar A ， et al . Seismic Vulnerability Assessment of a shallow two‑story underground rc box structure ［J］. Applied Sciences ， 2017 ， 7 （ 7 ）： 735 .
He Z M ， Chen Q J . Vertical Seismic effect on the seismic fragility of large‑space underground structures ［J］. Advances in Civil Engineering ， 2019 ： 1 ‑ 17 .
Tso W K ， Zhu T J ， Heidebrecht A C . Engineering implication of ground motion A/V ratio ［J］. Soil Dynamic Earthquake Engineering ， 1992 ， 11 （ 3 ）： 133 ‑ 144 .
Cornell A C ， Jalayer F ， Hamburger O R ， et al . Probabilistic basis for 2000 sac federal emergency management agency steel moment frame guidelines ［J］. Journal of Structural Engineering ， 2002 ， 128 （ 4 ）： 526 ‑ 533 .
Andreotti G ， Lai C G . Use of fragility curves to assess the seismic vulnerability in the risk analysis of mountain tunnels ［J］. Tunnelling and Underground Space Technology ， 2019 ， 91 ： 103008 .
Zhuang H Y ， Chen G X . A viscous‑plastic model for soft soil under cyclic loadings ［J］. Geotechnical special publication of ASCE ， 2006 ， 150 ： 343 ‑ 350 .
Zhuang H Y ， Wang R ， Shi P X ， et al . Seismic response and damage analysis of underground structures considering the effect of concrete diaphragm wall ［J］. Soil Dynamic Earthquake Engineering ， 2019 ， 116 ： 278 ‑ 288 .
Lee J H ， Fenves G L . Plastic‑damage model for cyclic loading of concrete structures ［J］. Journal of Engineering Mechanics‑ASCE ， 1998 ， 124 （ 8 ）： 892 ‑ 900 .
Vamvatsikos D ， Cornell C A . Incremental dynamic analysis ［J］. Earthquake Engineering and Structural Dynamics ， 2002 ， 31 （ 3 ）： 491 ‑ 514 .
地下结构抗震设计标准 ： GB/T 51336—2018 ［S］. 北京 ： 中国建筑工业出版社 ， 2018 .
Padgett J E ， Nielson B G ， Desroches R . Selection of optimal intensity measures in probabilistic seismic demand models of highway bridge portfolios ［J］. Earthquake Engineering Structural Dynamic ， 2008 ， 37 （ 5 ）： 711 ‑ 725 .
0
浏览量
0
下载量
1
CSCD
- 网络PDF下载
- WORD下载
- Meta-XML下载
- BibTeX下载
- Endnote下载
- RefMan 下载
- NoteExpress下载
- NoteFirst下载
关联资源
相关文章
相关作者
相关机构
- 技术支持由北京北大方正电子有限公司提供 苏ICP备05012539号-11
苏公网安备32010202012147号 - 本系统建议在Chrome、 IE9+ 以上版本浏览器阅读本站内容，360浏览器请切换至极速模式
- Cookies帮助我们提供服务并提供个性化体验。使用本网站，即表示您同意我们使用Cookies
