• ISSN 0258-2724
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地下结构抗震分析中基床系数取值试验研究

徐琨鹏 景立平 宾佳 程新俊 梁海安

徐琨鹏, 景立平, 宾佳, 程新俊, 梁海安. 地下结构抗震分析中基床系数取值试验研究[J]. 西南交通大学学报, 2021, 56(5): 1035-1042. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20191073
引用本文: 徐琨鹏, 景立平, 宾佳, 程新俊, 梁海安. 地下结构抗震分析中基床系数取值试验研究[J]. 西南交通大学学报, 2021, 56(5): 1035-1042. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20191073
XU Kunpeng, JING Liping, BIN Jia, CHENG Xinjun, LIANG Haian. Experimental Study on Coefficient Value of Subgrade Reaction in Seismic Analysis of Underground Structures[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2021, 56(5): 1035-1042. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20191073
Citation: XU Kunpeng, JING Liping, BIN Jia, CHENG Xinjun, LIANG Haian. Experimental Study on Coefficient Value of Subgrade Reaction in Seismic Analysis of Underground Structures[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2021, 56(5): 1035-1042. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20191073

地下结构抗震分析中基床系数取值试验研究

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20191073
基金项目: 中国地震局工程力学研究所基本科研业务费专项资助项目(2017B10);国家重点研发计划(2016YFC0800205);国家自然科学基金(51438004)
详细信息
    作者简介:

    徐琨鹏(1995—),男,博士研究生,研究方向为地下结构抗震,E-mail:iem_xkp@163.com

    通讯作者:

    景立平(1963—),男,研究员,博士,博士生导师,研究方向为岩土工程抗震,E-mail:jing_liping@126.com

  • 中图分类号: TU921

Experimental Study on Coefficient Value of Subgrade Reaction in Seismic Analysis of Underground Structures

  • 摘要: 在对地下结构进行抗震分析时,基床系数的准确性直接决定了反应位移法的计算精度. 针对基床系数相关研究的不足,提出了一种拟静力试验法,自主研发了大型拟静力模型箱,围绕砂土场地开展了有无轴压两组试验;在此基础上,提出了基床系数沿深度修正法,并进行了算例验证. 结果表明:水平基床系数随推覆水平的增大而减小,随土层深度的增大而增大;附加应力对基床系数取值存在较大影响;采用修正基床系数可显著提高反应位移法的计算精度,较规范中基床系数静力有限元法,地下结构弯矩误差最大可由16.7%降低至9.1%,顶底板相对位移的计算误差可由35.0%降低至18.8%,验证了该新型室内基床系数测试方法的可行性及基床系数沿深度修正法的合理性.

     

  • 图 1  模型箱整体实物(推覆端)

    Figure 1.  Overall picture of the model box from push side

    图 2  试验舱内部示意

    Figure 2.  Internal schematic diagram of test chamber

    图 3  传感器布置

    Figure 3.  Sensor arrangement

    图 4  土体水平位移

    Figure 4.  Horizontal displacement on soil

    图 5  水平应力

    Figure 5.  Horizontal stress

    图 6  水平基床系数

    Figure 6.  Horizontal coefficient of subgrade reaction

    图 7  动力时程分析计算模型

    Figure 7.  Calculation model by dynamic time-history analysis

    图 8  反应位移法计算模型

    Figure 8.  Calculation model by response displacement method

    表  1  深度修正系数

    Table  1.   Depth correction factor

    工况埋深/mm
    3006009001 2001 500
    0.8480.88811.1831.457
    0.8660.96711.0621.131
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    表  2  两种方法所得基床系数值

    Table  2.   Coefficient values of subgrade reaction by two methods MN•m−3

    反向位移法侧边基床系数顶部基床系数底部基床系数
    正向切向正向切向正向切向
    133.523.812.413.756.943.5
    211.1~55.37.9~39.312.413.756.943.5
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    表  3  地下结构地震反应计算结果

    Table  3.   Seismic response calculation results of underground structure

    方法类型弯矩/(kN•m)弯矩误差/%顶底板相对位移/mm位移误差/%
    ABAB
    动力时程分析347.5340.64.144
    反应位移法 1291.816.0283.716.72.69435.0
    反应位移法 2315.39.3309.69.13.36618.8
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  • 程新俊,景立平,崔杰,等. 不同场地沉管隧道振动台模型试验研究[J]. 西南交通大学学报,2017,52(6): 1113-1120.

    CHENG Xinjun, JING Liping, CUI Jie, et al. Research of shaking table model tests on immersed tunnels under different conditions[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2017, 52(6): 1113-1120.
    HASHASH Y M A, HOOK J J, SCHMIDT B, et al. Seismic design and analysis of underground structures[J]. Tunnelling and Underground Space Technology, 2001, 16(4): 247-293. doi: 10.1016/S0886-7798(01)00051-7
    川岛一彦. 地下构筑物の耐震设计[M]. 茨城: 鹿岛出版社, 1994: 11-26.
    中华人民共和国国家标准. 核电厂抗震设计规范: GB 50267—1997[S]. 北京: 中国标准出版社, 1997.
    中华人民共和国国家标准. 城市轨道交通结构抗震设计规范: GB 50909—2014[S]. 北京: 中国计划出版社, 2014.
    Japan Society of Civil Engineers. Earthquake resistant design codes in Japan[S]. Tokyo: Waco Co., Ltd., 2000.
    朱令,丁文其,王瑞,等. 考虑成层土变异性的等效基床系数分析[J]. 岩石力学与工程学报,2014,33(S1): 3036-3041.

    ZHU Ling, DING Wenqi, WANG Rui, et al. Analysis of equivalent coefficient of subgrade reaction considering variability of layered soils[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2014, 33(S1): 3036-3041.
    李英民,王璐,刘阳冰,等. 地下结构抗震计算地基弹簧系数取值方法研究[J]. 地震工程与工程振动,2012,32(1): 106-113.

    LI Yingmin, WANG Lu, LIU Yangbing, et al. Analysis of methods for determining the spring constant of ground foundationin seismic design of underground structures[J]. Journal of Earthquake Engineering and Engineering Vibration, 2012, 32(1): 106-113.
    NAEINI S A, TAHERABADI E. Numerical and theoretical study of plate load test to define coefficient of subgrade reaction[J]. Journal of Geotechnical and Transportation Engineering, 2015, 1(2): 38-42.
    刘益平,孙焯. 基床系数试验测试与取值方法比选[J]. 电力勘测设计,2018(增刊1): 130-135.

    LIU Yiping, SUN Chao. Comparison of test and evaluation methods of coefficient of subgrade reaction[J]. Electric Power Survey and Design, 2018(S1): 130-135.
    韩相超,雷醒民,吕远强. 渭北黄土塬地基土基床系数空间分布规律探索[J]. 陕西煤炭,2016,35(2): 51-55.

    HAN Xiangchao, LEI Xingmin, LYU Yuanqiang. Research on the spatial distribution of subgrade coefficient of the foundation soil in Weibei loess tableland[J]. Shanxi Coal, 2016, 35(2): 51-55.
    王沛,魏丽,王晓燕,等. 旁压试验在车站基坑工程勘察中应用[J]. 土工基础,2019,33(2): 228-231.

    WANG Pei, WEI Li, WANG Xiaoyan, et al. Application of pressuremeter tests in the geotechnical investigations of a metro station[J]. Soil Engineering and Foundation, 2019, 33(2): 228-231.
    牛真茹,李飞飞,庞炜. 合肥地区黏性土基床系数分布规律及相关性研究[J]. 铁道勘察,2018,44(4): 87-89.

    NIU Zhenru, LI Feifei, PANG Wei. Study on distribution and correlation analysis of reaction coefficient of subgrade cohesive soil in Hefei area[J]. Railway Investigation and Surveying, 2018, 44(4): 87-89.
    BURHAN A, AYHAN G. Modulus of subgrade reaction that varies with magnitude of displacement of cohesionless soil[J]. Arabian Journal of Geosciences, 2018, 11(13): 351-358. doi: 10.1007/s12517-018-3713-1
    禹海涛,张正伟,朱春成,等. 关于反应位移法中地层变形模式的讨论[J]. 结构工程师,2018,34(2): 145-151.

    YU Haitao, ZHANG Zhengwei, ZHU Chuncheng, et al. Discussion on the ground deformation mode in response displacement method[J]. Structural Engineers, 2018, 34(2): 145-151.
    中华人民共和国国家标准. 城市轨道交通岩土工程勘察规范: GB 50307—2012[S]. 北京: 中国计划出版社, 2012.
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-11-07
  • 修回日期:  2020-03-03
  • 网络出版日期:  2020-03-12
  • 刊出日期:  2021-10-15

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