[发明专利]地铁地震灾害场景构建装置

说明书

本发明公开了一种地铁地震灾害场景构建装置,包括模型车站、振动台和采集系统。所述模型车站为按地铁车站的1:10尺寸的缩小模型；所述振动台设置在所述模型车站的下方，用于模拟地震，施加在所述模型车站上；所述采集系统用于采集所述模型车站内关键支撑结构处的应变数据，以及用于采集所述模型车站的关键支撑结构处的承压数据。本发明可以实现不同地震烈度下的地震响应过程的精确模拟，可以了解地震灾害下的地铁车站结构坍塌危险性分布规律，还可以提供地震灾害下的地铁车站疏散优化方案。

技术领域

本发明涉及地铁地震灾害场景构建技术领域，尤其是涉及一种地铁地震灾害场景构建装置。

背景技术

针对建筑结构的地震响应研究，现有较大尺度模型装置以地上建筑为主，而在地下结构地震响应模拟方面，模型装置尺度小，尺寸比例通常小于1:20；在数值模拟方面，基于有限元法和有限差分法等方法，现已有一些较为成熟的计算软件，如Abaqus、MSC.Marc和OpenSees等。这些技术成果部分应用于地下结构的抗震性能评估、数值模拟模型的优化和验证，为地铁抗震防灾工作提供参考。

当前地铁施工环境条件复杂，而对于复杂地质条件的地下结构地震响应的数值模拟，其土体剪切特性、应力传导路径等因素对土体塑性变形的影响难以确定，现有的数值计算模型无法针对每一种环境条件实现地震响应过程的精确模拟。因此有必要建立大尺寸物理模型对地下结构的地震响应过程进行研究，同时也能够验证和优化数值模型，完善相关理论研究。

对地铁车站而言，车站内部和出入口存在多个楼扶梯，在地震灾害发生时站台乘客由楼扶梯从不同出入口疏散离开车站，当其受地震影响结构发生破坏时，无法实现作为疏散路径的功能。目前已有的模型实验研究将车站整体结构破坏作为研究重点，模型通常无法反映出楼扶梯的结构形式，不能够准确描述地震灾害对于人员疏散的影响，因此缺乏地铁地震灾害人员疏散场景构建技术。

现有研究的模型车站尺寸通常小于1:20，较小的模型尺寸导致车站内部的一些细节设计被忽略，如车站内的承重柱的数量、布置形式等往往和实际出入较大，导致对于地震灾害的破坏过程的模拟与实际存在较大出入。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种地铁地震灾害场景构建装置，可以实现不同地震烈度下的地震响应过程的精确模拟，可以了解地震灾害下的地铁车站结构坍塌危险性分布规律，还可以提供地震灾害下的地铁车站疏散优化方案。

根据本发明实施例的地铁地震灾害场景构建装置,包括：

模型车站，所述模型车站为按地铁车站的1:10尺寸的缩小模型；

振动台，所述振动台设置在所述模型车站的下方，用于模拟地震，施加在所述模型车站上；

采集系统，所述采集系统用于采集所述模型车站内关键支撑结构处的应变数据，以及用于采集所述模型车站的关键支撑结构处的承压数据。

由于所述模型车站为按地铁车站的1：10尺寸的缩小模型，其尺寸较现有的模型车站尺寸而言大幅地增大了，因此，一方面，可以实现不同地震烈度下的地震响应过程的精确模拟，提供更为精确、全面的模型实验手段，同时也能够验证和优化数值模型，完善相关理论研究，另一方面，所述模型车站可以清楚地反映出楼扶梯的结构形式，能够准确描述地震灾害对于人员疏散的影响，以实现地铁地震灾害人员疏散场景构建，再一方面，所述模型车站内部的一些细节设计可以较好地体现出来，如所述模型车站内的承重柱的数量、布置形式等与实际车站基本一致，这样使得地震灾害的破坏过程的模拟与实际更接近。通过对所述采集系统采集的数据进行分析，可以了解地铁高架车站与地下地铁车站的结构特点对地震响应过程的影响，可以了解地震灾害下的地铁车站结构坍塌危险性分布规律，还可以提供地震灾害下的地铁车站疏散优化方案。