地下结构震害类型及机理研究

地下结构由于受到周围岩体或土体的约束 ,一直被认为具有良好的抗震性能。但是 ,随着地下结构数量的增多和地下结构震害的频繁出现 ,地下结构的震害问题日益受到世界各国地震工作者的高度重视 ,笔者通过对大量地下结构震害的分析研究 ,对地下结构震害进行了分类 ,并研究了震害的影响因素及机理 ,以期为地下结构的抗震设计提供科学依据和有益的参考。     

关于地下铁道火灾防治措施的思考

在地下铁道中 ,一旦发生火灾事故 ,后果不堪设想。笔者从地下铁道的设计、结构及管理等方面分析了地铁火灾的特点与产生的原因 ,并针对性地提出了一些诸如完善建筑设计、改善通风技术、建立一个科学而有效的管理控制中心等安全对策。     

双线盾构地铁隧道施工地表沉降数值分析

目前，中国城市地铁建设欣欣向荣，城市地下铁道往往不以单孔隧道形式出现，大多数采用水平双孔平行隧道，在盾构施工推进时，施工方式不同，对周边环境的影响也就不同。本文以某城市地铁平行盾构推进为实际工程背景，分析比较了四种不同施工方案所引起的地表沉降量，寻求其变化规律，为今后地铁设计及施工给予一定的指导。     

一次鲜为人知的地铁火灾

地下铁道作为现代化城市交通的重要设施,具有客运量大、高速快捷、时间准确等特点。地铁有仅大大的缓解了地面的交通拥挤状况,也减少了城市的环境污染。目前,世界各国的大都市都把发展地铁作为城市基础建设的重要项目。     

基于能力谱的建筑物震害评估及城市抗震规划

为减轻地震建筑物破坏带来的人员伤亡和经济损失,根据能力谱方法计算7度和8度地震影响下建筑物的破坏状态,在此基础上进行城市抗震规划。首先把城市建筑物分成钢筋混凝土、砌体、钢框架及木结构4类;然后利用能力谱方法得到建筑物各种损坏状态的概率及震害指数;最后提出抗震规划措施,在GIS环境下可视化表达建筑物震害分级图。结果表明,中层小于低层和高层建筑物的震害指数;对低层和中层建筑物,钢筋混凝土的抗震能力较强。7度地震时,未设防和低设防建筑物的震害指数在0.5和1.0之间,轻微破坏;部分中等设防和高设防建筑物的震害指数小于0.5,基本完好。8度地震时,4类建筑物的震害指数在0.5～1.0之间,轻微破坏。进行城市抗震规划后,建筑物受7度地震影响时基本完好,受8度地震影响时轻微破坏。     

中国安全生产科学研究院参与承担的“地铁车站人员应急疏散模拟仿真专题研究”项目通过中期验收评审

2008年6月20日，在广州市召开了由中国安全生产科学研究院和广州市地下铁道设计研究院共同承担的“地铁车站人员应急疏散模拟仿真专题研究”项目的中期验收评审会。会议听取了中国安全生产科学研究院研究人员关于地铁车站的人员应急疏散策略、疏散时间计算模型、虚拟仿真系统等研究成果进展。     

城市供水管道抗震可靠度智能计算理论及其应用

为准确计算不同参数影响下供水管道的抗震可靠度,依据地震波作用机理,建立地下管道抗震可靠度的功能函数。首先,汲取BP神经网络较强的非线性映射的结构自组织性和自学习性等特点,建立基于神经网络的一次二阶矩可靠度智能计算方法;然后,针对国内最常用的灰口铸铁供水管道,研究剪切波速、特征周期、管径、管壁厚度、地震波入射角对埋地管道失效概率的影响;最后,以秦皇岛市DN300以上的815段地下管道为例,进行不同地震作用下的震害预测。结果表明:一类场地是对管道抗震最有利的地段,四类场地为最不利地段,地震波入射角对管道失效概率的影响在45°左右达到最大值。随着剪切波速的增大、特征周期的减小,管道失效概率随之降低。在二、三类场地条件下可以适当增加管径和管壁厚度,以提高管道抗震性能。秦皇岛市供水管网系统在小震和中震作用下是比较可靠的,在大震作用下损害会很大。     

中国安科院与广州市地下铁道总公司开展地铁车站及区间隧道全尺寸火灾实验研究

2009年11月1～5日，中国安全生产科学研究院与广州市地下铁道总公司在广州地铁5号线开展了地铁车站站台火灾、站厅火灾、区间隧道火灾（热烟）的全尺寸实验研究，     

地铁施工引起地表沉降的Logistic模型预测及应用

目前,中国城市地下铁道建设方兴未艾,地铁施工对周边环境的影响不容忽视,而地铁施工诱发地表沉降预测与控制是亟待深入研讨的重要课题。针对地下铁道施工诱发地表变形的特征和规律,提出了应用Logistic模型进行模拟和预测的思想,详细阐述了Logistic模型的建立、参数估计、应用框架及其检验方法。结合北京地铁10号线呼家楼车站西南迂回风道拱顶处和设备通道施工引起地表竖直方向沉降的实测值,应用Logistic模型进行模拟和理论预测以及模型检验。Logistic模型预测法原理简单,计算容易,通过与施工中的实际测量值对比,证实Logistic模型预测法合理性和应用价值。最后提出了Logistic模型预测及应用的进一步深化研究方向。     

淮南市建筑物震害预测及相关损失计算

以淮南市作为研究对象,应用能力谱方法对淮南市建筑物在8度地震下的破坏情况及相关损失进行了计算.根据建筑物结构的类型、抗震设防级别、层数、建筑高度和建筑材料等查表得到相应参数,构造出建筑物能力曲线; 通过查阅建筑物抗震设计规范构建淮南市建筑物的需求谱; 依据能力曲线与需求谱交点所确定对应的谱位移计算出建筑物对应各个震害等级的超越概率; 用相邻震害等级中相对轻的震害等级对应的超越概率减去相对重的震害等级对应的超越概率,得到建筑物处于各个震害等级的概率.并根据破坏的严重程度进行了震害区划.研究结果表明,淮南市的大部分地区在8度地震的情况下破坏并不十分严重,但区域12,13和17的破坏相比于其他区域较大,这些区域正是淮南市主要的老城区,存在大量的老旧建筑.研究结论与实际情况基本相符,具有较高的实用价值.     

混合质量阻尼器(HMD)抗震控制研究

建筑物的倒塌是地震造成破坏的主要形式之一 ,它导致大量的人员和财产损失。不断改进建筑物的抗震设计方法是传统的抗震减灾措施。随着结构振动控制领域的不断发展 ,它为建筑抗震减灾提供了一个新的途径。根据建筑结构抗震设计“三水准”的设防准则 ,混合质量阻尼器 (HybridMassDamper ,HMD)被应用于建筑抗震减灾中 ,对于发生频度较高的低烈度地震 ,主要通过调谐质量阻尼器 (TunedMassDamper ,TMD)控制结构的振动 ;而当发生烈度较高的地震或TMD不能满足控制目标要求时 ,启动作动器施加主动控制力 ,用主动控制力驱动TMD的附加质量块 ,提供给主结构更大的控制力 ,把TMD转化为主动质量阻尼器 (ActiveMassDemper ,AMD) ,取得预期的控制效果。理论分析和仿真计算表明 ,HMD适用地震激励的范围广 ,控制效果显著     

深埋岛式地铁车站站台火灾时烟气蔓延数值分析

随着我国地铁的发展,未来部分地铁的发展空间属于埋深较大,经过老城区时须穿越大片房屋桩基,地质条件复杂,施工难度大,工程实施上线路和车站均需要较大的埋深。因此,深入开展深埋地铁站点火灾安全研究有助于地铁安全管理工作。笔者针对地铁深埋岛式站台火灾,利用数值模拟方法,研究深埋岛式站点内烟气横向流动和不同站层间的烟气纵向蔓延规律。分析烟气在隧道、站台及站厅内蔓延时烟气温度、有毒气体浓度、可见度等特征参数的分布情况;同时探讨了火灾时深埋岛式站点内有效的气流组织形式,隧道排烟系统的运行模式。所获的研究结论有助于同类型的地铁车站的设计和运营管理。     

中小城镇防震减灾管理评价指标研究

依据中小城镇防震减灾管理体系,构建了中小城镇防震减灾管理评价指标体系,合理地确定了各个评价指标的相对权重,找出重点评价指标是制定防震减灾计划、行政监管与法律保障及建筑物和生命线工程抗震性能保证等,并给出具体的应用实例。对某特定中小城镇防震减灾管理能力进行模糊综合评价,评价结果揭示,中小城镇防震减灾管理的关键在于制定地方政府和社区防震减灾计划、建设规划管理和落实抗震法律法规及抗震设防要求等,最后给出了完善地方政府和社区等防震减灾计划、科学规划并合理选址、制定贯彻落实《防震减灾法》的地方配套法律法规、严格落实抗震设防要求等对策和建议。评价模型的推广应用将促进中小城镇防震减灾管理的系统化,提高中小城镇防震减灾管理的效率。     

西安地铁车站深基坑变形规律FLAC模拟研究

开展西安地铁深基坑变形规律理论与监测的研究对指导西北地区深基坑信息化施工具有重要价值。本文以西安地铁2号线某车站深基坑工程为背景,完成了车站深基坑施工监测方案设计,对深基坑施工过程进行了FLAC计算模拟,重点研究了桩体变形、钢支撑轴力、基坑周边地表变形规律。结果表明,复杂环境下城市地铁车站站深基坑明挖施工时,现场监测是信息化安全施工的保证,采用钻孔灌注桩和钢支撑的复合围护方案作为车站深基坑的围护结构是合理的,土方分层开挖方式和钢支撑预应力施加是减少空间效应保证安全施工的重要措施。桩身水平位移特别是桩顶水平位移是围护结构变形特性的直接反映,围护桩变形最大的地方为基坑中部到三分之二基坑深度处。基坑围护结构附近的地面隆起量明显小于基坑中部的隆起量,随着开挖深度增大,隆起量逐渐由基坑中部最大转变为两边大中间小的型式。     

单层柱面网壳结构强震作用下抗震性能研究

地震是严重危害人类生命财产的自然灾害 ,但目前工程界对于网壳结构强震下的抗震性能尚缺乏透彻了解。笔者通过对单层柱面网壳典型算例进行三维地震作用下的双重非线性时程分析 ;观察其多项特征响应指标随地震动逐渐增强的变化情况 ;研究其塑性发展过程和破坏特征 ;对单层柱壳强震作用下的破坏机理进行了探讨 ;并在此基础上对不同参数柱壳弹塑性地震响应规律和破坏特征进行了分析和总结。研究表明 ,地震作用下单层柱壳破坏前均经历了一定的塑性发展过程 ,其破坏的真正原因是结构塑性发展和位形变化的交互作用 ,矢宽比较大的柱壳倾向于动力失稳破坏。     

新疆克孜尔水库地震风险分析及防范研究

克孜尔水库地震风险防范系统是在强震台阵、F2活动断层监测设备完善、观测分析中心及抗震风险防范中心等硬件建设的基础上,通过在GIS平台上建立构造纲要、潜在震源区、峰值加速度区划、大坝所在位置等专题图层,完善地震传输系统、大坝数字减灾系统等软件建设。把强震监测信息系统技术应用于水库地震风险防范决策支持和实际运行科学管理,实现可在线处理子台传输过来的地震加速度时程曲线。分析各测点场地最大加速度值、水工结构的动力放大系数、场地卓越频率、结构自振频率、地震持续时间及水库诱发地震判别等重要参数,为各项决策提供可靠的快速支持,从而建立国内首座在活动断层上直接建坝的克孜尔水库大坝的震后快速报警体系和初步数字减灾系统,形成有效的震后快速修复措施,为深入开展活动断层上筑坝技术研究奠定基础。     

南水北调穿越北京地铁13号线清河桥施工优化分析

以南水北调工程盾构施工穿越北京地铁13号线清河桥工程为背景,采用有限元分析方法,针对不同施工加固措施及行车速度条件下所引起的桥面竖向变形、桥墩竖向变形和地表沉降等问题进行了研究。总结了预加固旋喷桩配比参数、注浆配比参数及行车速度等因素对各结构变形的影响程度。结果表明:水灰比为1.00时的旋喷桩,既能控制结构变形,又具有较高的经济和施工效益;水泥浆与水玻璃浆之比为1.0∶1.0时的注浆参数最优;行车速度控制在50 km/h以下时,能较好地控制结构变形的发展。最后通过对施工过程中各结构的变形进行监测,验证了优化结果的合理性。     

基于实测数据的南京地铁换乘楼梯流量系统动力学分析

在实测数据的基础上,经过数据处理和分析,获得了地铁高峰运行期间换乘乘客在通道和楼梯口的速度-时间、密度-时间、流量-时间曲线。在所得统计曲线的基础上,根据系统动力学理论和方法,结合紧急疏散模型,用Vensim仿真软件建立了基于实测数据的地铁换乘系统动力学模型,并对仿真模拟后的数据进行分析,发现换乘楼梯流量随楼梯长度增加逐渐减小,并最终趋近2.5人/s;随楼梯宽度增加逐渐增大,并最终趋近5.1人/s。通过Origin软件拟合出两条曲线,并得出了流量与长度、宽度的定量关系。