摘要
随着城市化脚步的不断加快和城市人口的日益剧增，发展以地铁为骨干的快速交通系统是解决城市交通拥挤的有效途径之一。然而我国地下结构抗震领域的研究还不够成熟，特别是针对软土地区的抗震研究，其情况更为复杂。如何确保软土地区地下结构在地震作用下的安全性、可靠性，成为我们亟待解决的重要问题。有必要结合地下工程结构特点和土质条件对天津地区软土地基中的地铁车站结构进行分析理论和设计方法的研究。 本文以天津地铁5号线月牙河路站实际工程情况为参考，利用ANSYS有限元分析软件，采用黏弹性边界，建立土-地铁车站结构模型，分别输入天津宁河水平地震波，竖直地震波，水平和竖直耦合地震波。分析在输入不同方向地震波，不同结构跨度下，车站标准段结构的地震响应。研究成果主要有： 1）在天津水平地震波作用和耦合地震波作用下结构产生的位移绝对幅值很接近，两种工况下结构的位移均比竖直方向地震波下产生的位移要大。结构的水平位移在结构的底部最大，竖向位移在结构整体范围内大致相等。结构中柱的层间位移大于侧墙的层间位移，下层中柱的层间位移大于上层的层间位移，下层中柱是结构抗震中变形控制的薄弱部位。 2）以上三种工况相比较，发现竖向地震作用虽然不会增大结构的水平位移绝对幅值，但会增大结构的层间相对位移，所以在变形控制中，竖直方向地震波的影响不可忽略； 3）以上三种工况相比较，可知，耦合地震波下结构的剪应力，正应力和主应力值均大于其他两种工况，尤其以正应力表现最为显著，在中柱中，正应力过大，会引起中柱受拉或受压破坏，所以竖直方向地震波对中柱抗震安全的影响不可忽视。 4）在三种工况中，车站结构的中柱应力值明显大于其他部位，其中，中柱与顶板、中板、底板的连接处是应力集中点，在侧墙中，侧墙与顶板、中板、底板的连接处应力也较大，在结构设计过程中对这些部位应予以重视。 5）通过对比三种不同跨度的结构的地震响应结果，发现，双跨结构的层间位移和应力均大于三等跨结构和三跨非等跨结构，尤其以中柱表现最为明显，在地铁车站结构设计成双跨形式时，需加强其抗震性能。三等跨结构层间位移最小，均匀布置中柱有助于减小层间位移，有利于控制结构变形。 最后，对整篇文章的研究工作进行总结分析，为下一步软土地下车站结构的抗震研究提供理论基础和依据，对于天津地铁建设具有一定的参考价值和意义。
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