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随着我国城市化进程的不断推进,地面交通压力日益增大。为了实现城市交通的健康可持续发展,大量地铁等地下交通工程正在兴建。然而地铁地下结构的存在破坏了原有场地的完整性,进而在地震来临时影响场地的地震反应。我国现行的各类抗震设计规范都是基于自由场即没有地下空间结构的工程场地提出的。因此,研究地铁地下结构对工程场地地震反应的影响有着重要的意义。 为探讨地铁地下结构对场地地表水平地震动的影响,针对建有双线地铁隧道、两层双柱岛式地铁车站和交叉地铁隧道这三种典型的工程场地,建立三维非线性场地模型。采用自由场边界和应力时程地震波输入方式,运用有限差分数值分析软件FLAC3D进行模型计算,分析了这三种地铁模型对三维非线性场地地表地震反应的影响。主要结果如下: (1)双线地铁隧道对两隧道之间上方场地的地震反应有一定的屏蔽作用;地铁车站、交叉隧道,各自对其上方附近场地的地震反应有一定的屏蔽作用;在交叉隧道场地中,与上方地铁隧道相比较而言,下穿隧道上方场地的地震动反应减小的更为明显;在被屏蔽的地震反应中,地震动峰值加速度随入射波增大而减小。 (2)在地铁隧道和地铁车站的场地中,地表峰值加速度和加速度反应谱的变化幅度基本随着与隧道或者车站垂直距离的增加呈现先增大后减小,最后趋于自由场;对于加速度反应谱主要影响其短周期部分,对加速度反应谱长周期部分影响较小;在交叉隧道场地中,除上述规律外,当入射波幅值较大时,距隧道较远的地方出现了地震反应突然增大的情况。 (3)在这三种地铁结构的场地中,地表峰值加速度并非平稳的变化,在较小范围内会出现较大的跳跃性。 (4)当地铁结构的方向与地震波振动的方向平行时,地铁结构对场地的地震动的影响以该地铁结构为对称轴大致呈对称分布;当地铁结构的方向与地震波振动的方向垂直时,地铁结构对场地的地震动的影响并不以该地铁结构为对称轴呈对称分布。