●1923年 日本关东大地震，25座隧道遭到破坏
　　●1952年 美国克恩县地震，南太平洋铁路上4座隧道遭到严重破坏
　　●1976年唐山大地震，刚建成的天津地铁在沉降缝部位有发生面层局部脱落或出现裂缝的迹象
　　●1985年 墨西哥8.1级地震中，建在软弱地基上的箱形结构地铁区间隧道出现错位现象
　　●1995年 日本“阪神地震”对神户市内地下结构造成了有史以来最严重的破坏，地铁等大量地下工程均发生严重破坏
　　●2008年 四川汶川里氏8.0级地震，造成位于震中附近的都江堰-汶川公路多座隧道严重受损，出现了衬砌开裂、钢筋出露等现象

 

　　振动台试验步骤
　　➢模型箱设计与制作
　　➢相似比计算和设定
　　➢结构模型制作
　　➢传感器布置
　　➢输入地震波的选取及加载方案
　　➢工况设置

车站结构钢筋应变片布置图


土压力传感器布置


 a）SJ12                                         b）SJ18
输入峰值加速度0.6gEl centro波时中柱上的应变 


 a）SJ12                                              b）SJ18
输入峰值加速度0.4gEl centro波时中柱上的应变

　　（1）中柱的应变时程曲线与地震波时程曲线的形状相似，特别是底端。
　　（2）中柱顶端的应变峰值要大于底端的应变峰值，但在顶端的应变基本上一直保持在一个方向，而底端的应变则随地震波波形的变化发生正负方向变化。

　　（1）在结构侧墙上，底端的动应力最大，然后是结构中楼板处，最小的是其顶端。
　　（2）随地震波强度的增加，结构顶板处的动应力变化不大，而且也没有规律。
　　（3）随着输入地震波的强度的增加，除侧墙顶端外，结构附近土体中的动应力逐渐增大。
　　主要结论：
　　（1）中柱的应变时程曲线与地震波时程曲线的形状相似，特别是底端；中柱顶端的应变峰值要大于底端的应变峰值，底端的应变则随地震波形的变化发生正负方向变化；
　　（2）随地震波强度的增加，结构顶板处的动应力变化不大，其它各点的动应力逐渐增大。
　　（3）结构侧墙的动应力，底端、中楼板、顶端依次减小，但应变时程曲线与地震波的形状差别较大。

　　振动台试验在北京工业大学工程抗震与结构诊治实验室进行，设备为美国MTS公司生产的电液伺服驱动地震模拟振动台。
　　本试验采用矩形悬挂式柔性剪切模型箱，净容积为2.5m×1.5m×1.1m。

 

　　D工况和JC0工况中，同一测点的加速度时程曲线的波形基本一致，JC0工况中加速度峰值略小；傅氏谱的频谱成分大致相同，主频范围在5~10Hz。随着激振强度的增加，两种工况同一测点的加速度变化幅度先减小后增大。

　　与D工况相比，JC0工况中边墙顶/底部以及中柱底部的应变幅值均有所增加，范围大致在1.07倍～1.43倍; 而中柱顶部应变幅值有明显的减弱现象，其减小范围大致在22.3%～34.9% 。

　　JC0工况中，边墙顶部应变幅值大于底部；中柱底部应变幅值小于顶部。

　　相同强度地震波，上层车站结构模型同一测点的加速度峰值随着密贴交叉角度的减小而增大，随着垂直交叉净距的增大而增大，且各工况的加速度峰值均小于D工况。

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　　净距对上层车站结构地震反应的影响程度强于交叉角度对上层车站结构地震反应的影响程度
　　在不同工况中，非密贴交叉工况中结构模型的应变幅值变化规律基本相同，而密贴交叉工况中结构模型的应变幅值变化规律基本相同。其中，非密贴交叉工况中，中柱顶部的应变幅值大于底部，密贴交叉工况中，中柱顶部的应变幅值小于底部。

D工况 　　　　　　　　　　　JC5工况

JC10工况　　　　　　　　　　 JC0工况
　　
XJ工况 　　　　　　　　　　BX工况

　　随着交叉角度的减小，上层结构模型中柱结构的应变幅值逐渐降低；随着净距的增加，中柱结构顶部应变幅值增大，中柱结构底部应变幅值减小。

　　密贴交叉地下结构振动台试验的主要结论
　　下层结构模型的存在，未改变地震波在土中的传播规律，但在一定程度上影响了模型土体和结构模型的振动特性。由于密贴交叉上下两车站结构间的相互作用，两者的应变幅值存在较大差异，尤其结构模型底部应变幅值放大效应显著。
 随着上下两结构模型净距的增加，上层结构模型的地震响应大致呈递增趋势，仅结构模型底部的应变幅值减小，变化规律接近于单体车站，下层结构模型的地震响应均有所减小。
 随着密贴上下两结构模型交叉角度的增加，上下两结构模型的加速度峰值均减小，而应变幅值均有所增大，但变化幅度相对较小。
 随着上下两结构模型空间位置（净距、交叉角度）改变，上层结构模型底部应变幅值的变化幅度大于上部，下层结构模型顶部应变幅值的变化幅度大于下部。

　　地铁车站与周边商业建筑一体化建设，对车站的结构形式等提出了极高的要求。

　　断面形式

　　特点：空间高、柱距大、Y形柱。

 

　　基岩埋深达百余米，且土层松软，对地震波有明显的放大作用。

　　设计模型箱为悬挂式方形层状剪切模型箱，设计模型箱长2.92m，宽2.12m，高1.36m，内部有效容积为2.5m × 1.5m × 1.2m。

　　试验设计——结构模型

　　采用微粒混凝土和镀锌钢丝网分别模拟车站结构的混凝土和钢筋。
　　用2.5~5.0mm的粗砂代替混凝土中的粗骨料，0.15~1.0mm的细砂代替混凝土中的细骨料。
　　振动台试验过程

　　1）侧墙加速度放大系数与峰值随着地震波加速度峰值的增加而增加；
　　2）相同地震波下，侧墙的加速度峰值随着埋深增加而减小。

　　单层结构-Y形柱加速度反应

　　1)Y型柱的加速度峰值与放大系数随着埋深的减小而增加。 最大值与最小值分别出现在Y型柱的顶部和底部。
　　2)各点的加速度放大系数随着输入地震波的峰值增大而减小。

　　单层结构-顶底板加速度反应

　　对结构而言，顶板的加速度反应与底板相差不大，但总体来说，顶板大于底板。
　　单层结构-应变反应

不同地震波峰值下Y柱各监测点应变幅值

　　在Y型柱上，应变最大值出现在柱的分叉点下的柱中间位置，即Y7、Y8监测点处，柱顶、柱底与Y型柱分叉点内侧，应变幅值接近，且数值都很小。
　　双层结构-加速度反应

 

　　双层结构中Y型柱加速度最大值出现在Y型柱顶部，加速度最小值出现在Y型柱与中板相交的位置，双层结构中Y型柱上层监测点的加速度整体大于下层监测点的加速度。
 

　　双层结构-应变反应

　　1）Y型柱整体应变幅值大于结构其他部分构件测得的应变幅值；
　　2）地铁车站中柱底部的应变幅值大于顶部的应变幅值。
　　Y形柱地铁车站振动台试验主要结论
　　◇相同地震波下侧壁中部的加速度峰值与加速度放大系数最大，侧壁底部和顶部的加速度峰值与放大系数较小。
　　◇单层结构的Y型柱最大值与最小值分别出现在Y型柱的顶部和底部；双层结构的Y型柱加速度最大值和最小值分别出现在Y型柱顶部与Y型柱与中板相交的位置，Y型柱上层的加速度整体大于下层的加速度。
　　◇Y形柱上方与车站结构顶板采用两叉支连接，约束性较强和整体性较高，使得Y形柱上端应变幅值较小，而Y形柱分叉处应力幅值较大。单层车站结构最大应变幅值出现在Y形柱分叉处下方位置，双层车站结构最大应变幅值出现Y形柱底部。

（整理自2016年海峡两岸岩土工程/地工技术交流研讨会分会场报告，汇报人：李红军）