摘要：随着城市交通规划的发展，各大城市的地铁建设也都提上日程，因此，地铁的安全问题也是公众所关注的问题，地铁的地下抗震研究也是地铁安全的一个重要方面。目前，地下结构抗震研究的主要方法有静力法、BART法、反应位移法以及动力有限元法等等。本文针对不同的地震反应，对地铁地下结构的振动试验进行分析，提出了地铁地下结构的抗震的新观点，有利于城市地下空间交通的建设。
关键词：地铁地下结构；震害；地震反应
0引言
社会经济在以中高速增长，城市居民也呈现增多趋势，城市交通压力也日渐明显，地铁建设可以有效缓解城市交通压力。目前，我国的地铁建设已经进入了黄金时代，但是在地下结构抗震设计规范的领域，我国依旧处于空白阶段，这十分不利于我国的地铁的长远性规划与建设。近年来，各个城市已经着手制定地方的地铁地下结构设计规范，包括地下结构的抗震设计规范，填补了部分规范的空白，但是并不完善。地铁地下结构的地震反应分析，重点主要集中在一致地震输入条件的研究，而在长线型地铁地下结构中却不尽适用，地震动输入的非一致性对其影响更为明显，到目前为止，此类研究还相对较少，本文从已有的地铁研究入手，充分了解并分析现今地铁抗震设计的现状和不足。
1地铁地下结构地震反应影响因素
1.1地下结构埋深的影响
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图1结构剪切变形峰值随埋深的变化
由图1可以看出，地铁地下结构存在埋深的最不利值，因此，在进行地铁地下结构抗震设计时，应避免最不利埋深。
1.2结构材料性质的影响
地铁地下结构设计时多采用的是C30混凝土材料，据有关资料显示，混凝土材料等级越高，地铁地下结构的剪切变形越小，且峰值也越小。但是随着混凝土等级的提高，结构反应抗力容易出现非线性变化的状态。
1.3地基土体刚度的影响
通常来说，在相同的地震波作用下，地基土体刚度越高，地铁地下结构的剪切变形峰值就越小。这种现象发生的原理是由于地基刚度增大，在地震波作用下的地基土体位移反应减小，从而导致变形的程度也越小。
2地铁地下结构地震反应数值模拟研究
2.1已有地下结构抗震分析方法
地震分析方法的出现主要集中在20世纪50年代到80年代。率先提出的地铁地下结构分析方法是静力法，而后在美国旧金山进行地铁修建时，提出了BART方法，这种方法提出了地铁地下结构设计的新思想，即不应对产生的惯性力采取抵御手段，而是应对强变形采取吸收转化的方式，并且保证地下结构对静载的承受能力。反应位移法、应变传递法及地基抗力法等较为实用的研究方法是由日本学者提出的，80年代之后，计算机的发展迅速，也对地震分析方法有一定的影响，由传统的解析方法转变为现今的数值方法，即子结构法、有限元法和混合法，如图2所示。
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图2地下结构抗震分析方法
2.2一致地震激励地铁地下结构地震反应
根据已有的地震反应对一致地震动输入的地震反应研究发现：①地震引起的地下结构的变形，尤其是地基的变形是影响地铁车站结构动力反应的决定性因素；②衬砌材料的弹性模量和厚度对地震造成的地下结构形变影响不大，但对于地震波造成的地下结构的内力影响较为明显；③与其进行地下结构的基本加速度不如针对基岩与地面间的水平峰值选取一个较为合适的地震动参数。
2.3非一致地震激励地铁地下结构地震反应
地上结构在此方向的研究已经广泛应用到大跨度桥梁及水电站的大坝上，而在地下结构方面，虽然应用较少，但已有的地上研究结果可以为地下结构的抗震研究打下良好的基础。在多数情况下，考虑地震动非一致性地下结构的地震反应更大。目前，已有的非一致性地震激励研究还很不充分，因此，进一步开展非一致地震作用下地铁地下结构的地震反应研究十分必要。
3地铁地下结构振动台试验
3.1普通振动台试验
首先，利用大型振动台模拟地震过程中地铁地下结构的受震过程，利用有机玻璃模拟地铁车站结构，细砂模拟地铁车站的地基土，可以通过添加细砂研究分析地铁地下结构在不同埋深的情况下的抗震性能，试验结果表明：
①地下结构水平向动土压力呈现马鞍状的分布趋势，深埋时分布情况更加明显；②在地震波的影响下，立柱、侧壁及地基土的顶部加速度最大；③在竖直激励下，应力集中产生的部位为立柱部分，尤其是立柱中上部。
3.2离心机振动台试验
实际中地铁地下结构还受到其他因素的影响，因此普通振动台试验无法完全的模拟地下结构的真实情况，离心机可以通过高速旋转增加试验模型的自重应力，可以更加贴近实际情况，并且拥有相似的变形情况和相同的作用机理，从而可以使试验结果更加接近实际。
3.3针对非一致激励的振动台试验
目前，国内外对于地铁地下结构的非一致激励的振动台试验研究较为缺乏，主要的研究方向包括对于模型场地的加速度响应、地下结构的应变响应、地下结构和场地加速度响应的关系、地下结构应变响应的原因等等，这些已有研究的研究结果显示，产生地下结构纵向响应内力的根本原因是非一致地震激励。
4结语
地铁地下结构相比于地上交通，在研究过程中缺少直观性，因此在研究难度上，针对地铁地下结构抗震研究更加困难，目前我国的抗震研究还不发达，研究程度也并不深入，需要不断提高地下结构的研究水平以及科技水平，从而能够更好的模拟出地下的真实效果，为地铁建设的安全做出更加完备的设计方案。
参考文献
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论文作者:田国强
论文发表刊物:《基层建设》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/12
标签：结构论文; 地下论文; 地铁论文; 地基论文; 方法论文; 设计规范论文; 峰值论文; 《基层建设》2018年第29期论文;