地鐵車站結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中傳感器位置的優(yōu)選1前 言 自阪神地震發(fā)生以來，國內(nèi)尤其是上海對(duì)軟土地鐵區(qū)間隧道和車站結(jié)構(gòu)開展建立抗震設(shè)計(jì)方法的研究已日益重視，并已取得多項(xiàng)成果[1，2]。然而由于缺少有針對(duì)性的強(qiáng)震記錄，研究者們對(duì)地震荷載作用下軟土地區(qū)區(qū)間隧道和車站結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)尚缺乏感性認(rèn)識(shí)，因而極有必要通過振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)了解軟土地鐵車站結(jié)構(gòu)在地震荷載作用下動(dòng)力反應(yīng)的特性及其規(guī)律，同時(shí)積累試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為建立軟土地下結(jié)構(gòu)抗震的計(jì)算理論及設(shè)計(jì)方法提供必要的資料。 同濟(jì)大學(xué)對(duì)軟土地鐵車站結(jié)構(gòu)進(jìn)行了振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，并取得了可信的數(shù)據(jù)[3～5]。試驗(yàn)工作的開展遇到了許多困難，項(xiàng)目研究對(duì)涉及的問題逐一開展了研究，并提出了解決方法，其中之一就是傳感器設(shè)置位置的優(yōu)選。在這一領(lǐng)域進(jìn)行的試驗(yàn)設(shè)計(jì)研究主要包括： （1）按三維問題的分析對(duì)地鐵車站結(jié)構(gòu)施加橫向激振力，據(jù)以確定在沿車站長度方向上，結(jié)構(gòu)受力變形的特征符合平面應(yīng)變假設(shè)條件的部位，以確定主要監(jiān)測斷面的合理位置，使由其獲得的量測信息可為按平面應(yīng)變問題的分析建立計(jì)算理論的研究提供依據(jù)； （2）二維平面應(yīng)變問題的分析對(duì)地鐵車站結(jié)構(gòu)施加橫向激振力，據(jù)以確定橫斷面上結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力變形較大的部位，并在這些部位設(shè)置傳感器，使獲得的量測信息可有較大的峰值，以減小儀表讀數(shù)誤差對(duì)計(jì)算分析結(jié)論的影響； （3）對(duì)各類傳感器數(shù)量的確定進(jìn)行了研究，使可在滿足基本信息采集要求的前提下，對(duì)可供采用的信息采集通道作優(yōu)化分配。2量測信息與傳感器類型的選擇 本次試驗(yàn)的量測信息選為在振動(dòng)臺(tái)激振過程中，記錄結(jié)構(gòu)模型構(gòu)件的應(yīng)變值、模型土和結(jié)構(gòu)模型的加速度值及模型土與結(jié)構(gòu)模型之間的接觸壓力值，選用的傳感器分別為電阻應(yīng)變傳感器、壓電式加速度傳感器及電阻應(yīng)變片式土壓力盒。應(yīng)變片的柵長為5×2 mm，型號(hào)為BCL120-10AA；壓電式加速度計(jì)的型號(hào)為CA-YD型；土壓力盒采用專供測量模型結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)接觸壓力的BY-3型傳感器。若將加速度傳感器直接埋置在模型土中，模型土含水量較高時(shí)會(huì)影響加速度計(jì)的正常工作，且加速度計(jì)的質(zhì)量密度遠(yuǎn)大于模型土的密度，試驗(yàn)過程中有可能出現(xiàn)與土耦合振動(dòng)的情況，故需將其改裝。本次試驗(yàn)采用陳躍慶的改裝方法，即將加速度計(jì)粘貼在采用有機(jī)玻璃制作的密閉盒中，尺寸依據(jù)使經(jīng)改裝后盒子的加速度的當(dāng)量質(zhì)量密度與同體積模型土的質(zhì)量密度相等的原則確定。經(jīng)改裝后的加速度計(jì)的外觀形狀見圖1。
3地鐵車站結(jié)構(gòu)的變形趨勢(shì) 3.1端部約束對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)的影響 典型地鐵車站結(jié)構(gòu)橫斷面的形式如圖2所示。 由圖可見兩層三跨箱形結(jié)構(gòu)寬21.24 m，高12.39 m，中柱截面尺寸為600 mm×900 mm，間距為8 m，地鐵車站結(jié)構(gòu)的長度約達(dá)300 m，而可供采用的模型箱長度僅約3 m，可見如按實(shí)際尺寸模擬車站結(jié)構(gòu)的長度，必將很難選定合適的相似系數(shù)。鑒于地鐵車站結(jié)構(gòu)在垂直于長軸方向的橫向慣性力的作用下，與區(qū)間隧道間的接頭結(jié)構(gòu)將僅對(duì)車站兩端的結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)產(chǎn)生較大的影響，故按彈性問題借助三維有限元方法對(duì)車站結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)進(jìn)行了數(shù)值模擬，以探討在確保車站結(jié)構(gòu)的受力特征保持基本不變的前提下，將其縱向長度適當(dāng)縮短的可能性。 計(jì)算長度沿縱向取14跨，總長112 m，車站兩端假設(shè)存在厚20 cm的鋼筋混凝土封頭板。計(jì)算區(qū)域取為長112 m、寬103 m、深70 m的立方體，其中寬度方向在車站結(jié)構(gòu)的橫斷面上。計(jì)算中采用的場地地質(zhì)剖面見圖3，土層分布及其主要物理力學(xué)特性參數(shù)見表1。計(jì)算荷載取為相當(dāng)于2 %概率水準(zhǔn)下的等代地震荷載（即加速度= 0.049 g），并沿車站橫向施加。有限元分析中，車站結(jié)構(gòu)的頂?shù)装濉⒅袠前濉Π濉⒍藟暗卓v梁均離散為板單元，梁、柱離散為三維梁單元，周圍土體離散為空間八結(jié)點(diǎn)塊體元。對(duì)位于底部邊界面上的結(jié)點(diǎn)，在垂直和水平方向上均設(shè)置了連桿；對(duì)在4個(gè)垂直于水平面的邊界面上的結(jié)點(diǎn)均設(shè)置了豎向約束，并令水平向可自由變形；上部地表面邊界為自由邊界。 對(duì)由上述計(jì)算模型算得的地鐵車站結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，以水平地震作用下中柱的彎矩為例分析其規(guī)律性。為此將沿縱向軸線共13個(gè)中柱的相對(duì)彎矩（以位于車站中間部位的中柱的彎矩為基準(zhǔn)的比值）示于圖4，由圖可見： （1）自車站結(jié)構(gòu)的兩端起，柱端彎矩均逐漸增大，達(dá)一定距離后變化趨于平緩，相對(duì)彎矩值成為常數(shù)，并等于1； （2）離端部0.38倍車站寬度時(shí)，中柱端部彎矩與最大彎矩相差僅約5 %～9 %，可見在端部附近，結(jié)構(gòu)內(nèi)力變化較劇烈； （3）離端部0.76倍車站寬度時(shí)，中柱端部彎矩與最大彎矩相差僅約1 %～2 %； （4）離端部1.14倍車站寬度時(shí)，中柱端部彎矩與最大彎矩已近似相等。 上述結(jié)果表明，當(dāng)車站結(jié)構(gòu)橫斷面離相近端的距離達(dá)0.76倍車站寬度時(shí)，采用平面應(yīng)變假設(shè)對(duì)其進(jìn)行分析時(shí)誤差已可忽略；當(dāng)橫斷面離相近端的距離大于其寬度的1倍時(shí)，變形性態(tài)已可滿足平面應(yīng)變假設(shè)的要求。這類規(guī)律符合圣維南原理，因而本次試驗(yàn)擬將車站結(jié)構(gòu)模型的縱向長度取為2×W+L（W為車站寬度，L為中間區(qū)段的長度），并認(rèn)為中間區(qū)段的受力變形狀態(tài)可按平面應(yīng)變問題進(jìn)行分析。與此同時(shí)，試驗(yàn)設(shè)計(jì)研究認(rèn)為本次振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)宜在沿垂直于地鐵車站結(jié)構(gòu)模型長軸的方向上施加水平向單向激振，并在車站結(jié)構(gòu)模型離端部0.76倍截面寬度以遠(yuǎn)的位置上設(shè)置量測斷面，同時(shí)在二端設(shè)置必要的量測元件用于監(jiān)測接頭結(jié)構(gòu)空間效應(yīng)的影響程度。3.2 橫向激振下地鐵車站結(jié)構(gòu)的受力變形狀態(tài) 對(duì)圖2所示地鐵車站結(jié)構(gòu)，采用有限元方法按平面應(yīng)變問題計(jì)算了地震作用下結(jié)構(gòu)表面的側(cè)向土壓力及構(gòu)件的應(yīng)變變化規(guī)律。場地地質(zhì)剖面與土層主要物理力學(xué)特性參數(shù)與三維計(jì)算狀況中相同。 有限元分析中，車站結(jié)構(gòu)的頂?shù)装濉⒅袠前濉Π澹ú缓c其相連的用作基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的地下連續(xù)墻）及底縱梁均離散為梁單元（不含站臺(tái)板），周圍土體離散為四邊形單元，如圖5所示。計(jì)算區(qū)域呈長方形，寬103 m，深70 m，厚8 m。其中寬度方向在車站結(jié)構(gòu)的橫斷面上，厚度取為中柱軸線的間距。計(jì)算荷載取為與2 %概率水準(zhǔn)相當(dāng)?shù)牡却卣鸷奢d（即加速度a = 0.049 g），并沿車站橫向施加。鑒于取用的等代地震荷載為與車站結(jié)構(gòu)的縱向軸線垂直的水平地震荷載，對(duì)在70 m深度處的底部邊界面上的有限元網(wǎng)格的結(jié)點(diǎn)，在垂直和水平方向上均設(shè)置了鏈桿；對(duì)在2個(gè)側(cè)向邊界面上的結(jié)點(diǎn)，均設(shè)置了豎向鏈桿，并令水平向均可自由變形；地表面為自由邊界。 等代地震荷載作用下地鐵車站結(jié)構(gòu)的變形趨勢(shì)見圖6，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的相對(duì)應(yīng)變（梁、柱等同類構(gòu)件不同部位的應(yīng)變值與該類構(gòu)件最大應(yīng)變值的比值）及相對(duì)側(cè)向土壓力（側(cè)墻在不同部位上的側(cè)向土壓力值與側(cè)墻最大側(cè)向土壓力值的比值）見圖7。由圖可見其主要特點(diǎn)為： （1）如以地鐵車站結(jié)構(gòu)的底板為基準(zhǔn)，則頂板處的剪切變位最大，中樓板處次之。而在構(gòu)件撓曲程度方面，中柱明顯大于頂板、中樓板和側(cè)墻。 （2）計(jì)算表明構(gòu)件均在靠近相互間的交接點(diǎn)處應(yīng)變較大。對(duì)于中柱，下層中柱的下端應(yīng)變最大，上層中柱的上端次之；對(duì)于頂板，靠中柱處的應(yīng)變最大，靠側(cè)墻處最小；對(duì)于側(cè)墻，靠近底板處應(yīng)變最大，靠中樓板上表面次之。 （3）計(jì)算表明，在地鐵車站結(jié)構(gòu)的外側(cè)，頂板、中樓板和底板處的最大動(dòng)土壓力值互不相同，比較結(jié)果為底板處最大，中樓板處次之，頂板處最小。若以底板處的最大動(dòng)土壓力值為1，則中樓板和頂樓板處分別為0.61和0.19。4傳感器的布置方案 4.1 傳感器設(shè)置位置的確定原則 根據(jù)以上研究得到的結(jié)果，擬將傳感器設(shè)置位置的確定原則選為： （1）在離端部距離超過車站結(jié)構(gòu)跨度的部位設(shè)置橫向觀測斷面，并主要在橫斷面上設(shè)置傳感器。 （2）對(duì)車站結(jié)構(gòu)，橫向觀測斷面沿中柱軸線所在位置設(shè)置，以便使量測信息的工況可與二維平面應(yīng)變問題的假設(shè)基本相符。 （3）橫向觀測斷面的數(shù)量須多于2個(gè)，并以其中之一為主觀測斷面，余為輔助觀測斷面。在主觀測斷面上設(shè)置的傳感器應(yīng)多于輔助觀測斷面，在輔助觀測斷面上設(shè)置的傳感器應(yīng)與主觀測斷面位置相同，以便相互比較。 （4）在主觀測斷面上，對(duì)部分構(gòu)件的同一關(guān)鍵部位重復(fù)布設(shè)傳感器（應(yīng)變計(jì)），以便通過對(duì)比進(jìn)一步檢驗(yàn)在本次試驗(yàn)中傳感器的量測精度和可靠性。 （5）在主觀測斷面的中柱的關(guān)鍵部位同時(shí)在兩側(cè)布設(shè)應(yīng)變傳感器，以便對(duì)柱兩側(cè)的受力變形狀態(tài)進(jìn)行對(duì)比檢驗(yàn)。 （6）在結(jié)構(gòu)模型與端墻相近的部位上布設(shè)少量傳感器，以便通過對(duì)比檢驗(yàn)端墻對(duì)結(jié)構(gòu)受力變形狀態(tài)產(chǎn)生影響的范圍。42典型地鐵車站結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)中傳感器的布置方案 典型地鐵車站結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)中，對(duì)車站結(jié)構(gòu)模型共設(shè)置了3個(gè)觀測斷面（圖8），位置均與中柱軸線重合。其中2個(gè)位于車站結(jié)構(gòu)的中部，另一個(gè)與③軸重合。位于中部的2個(gè)觀測斷面中，與⑤軸重合的斷面為主觀測斷面，與⑥軸重合的斷面為輔助觀測斷面。另一觀測斷面離端部距離為0.538 m (=21.24×0.76/30 m)，用于接收可用于鑒別縱向邊界約束對(duì)地震響應(yīng)影響的信息。 圖8表明典型地鐵車站結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)采集的信息為模型土和結(jié)構(gòu)的加速度值，結(jié)構(gòu)模型構(gòu)件的應(yīng)變值，以及模型土與結(jié)構(gòu)之間的接觸壓力值。其中加速度傳感器共設(shè)8個(gè)，應(yīng)變計(jì)23個(gè)，土壓力盒7個(gè)。 5結(jié) 語 在模擬地震的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中，傳感器的布置方式對(duì)能否獲得可信的試驗(yàn)結(jié)果至關(guān)重要。本文針對(duì)地鐵車站結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)中量測信息采集進(jìn)行了研究，所獲成果為獲得可信的試驗(yàn)數(shù)據(jù)提供了必要的保證，由此為地鐵車站結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的順利進(jìn)行奠定了基礎(chǔ)，并可供今后開展涉及大型地下構(gòu)筑物的振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)借鑒。參 考 文 獻(xiàn) [1] 周德培. 淺埋明挖地鐵車站結(jié)構(gòu)的抗震性研究[J]. 巖土力學(xué), 1997, 18(增刊): 156－160.[2] 楊林德, 李文藝, 祝龍根等. 上海市地鐵區(qū)間隧道和車站的地震災(zāi)害防治對(duì)策研究[R]. 上海: 同濟(jì)大學(xué)上海防災(zāi)救災(zāi)研究所, 1999, 6.[3] 楊林德, 陸忠良, 白廷輝等. 上海地鐵車站抗震設(shè)計(jì)方法研究[R]. 上海: 同濟(jì)大學(xué)上海防災(zāi)救災(zāi)研究所, 2002. 6. [4] 季倩倩. 地鐵車站結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)研究[博士學(xué)位論文D]. 上海: 同濟(jì)大學(xué), 2002. [5] 楊林德, 季倩倩, 鄭永來等. 軟土地鐵車站結(jié)構(gòu)的振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)[J]. 現(xiàn)代隧道技術(shù), 2003, 40(1): 7－11.
3地鐵車站結(jié)構(gòu)的變形趨勢(shì) 3.1端部約束對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)的影響 典型地鐵車站結(jié)構(gòu)橫斷面的形式如圖2所示。 由圖可見兩層三跨箱形結(jié)構(gòu)寬21.24 m，高12.39 m，中柱截面尺寸為600 mm×900 mm，間距為8 m，地鐵車站結(jié)構(gòu)的長度約達(dá)300 m，而可供采用的模型箱長度僅約3 m，可見如按實(shí)際尺寸模擬車站結(jié)構(gòu)的長度，必將很難選定合適的相似系數(shù)。鑒于地鐵車站結(jié)構(gòu)在垂直于長軸方向的橫向慣性力的作用下，與區(qū)間隧道間的接頭結(jié)構(gòu)將僅對(duì)車站兩端的結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)產(chǎn)生較大的影響，故按彈性問題借助三維有限元方法對(duì)車站結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)進(jìn)行了數(shù)值模擬，以探討在確保車站結(jié)構(gòu)的受力特征保持基本不變的前提下，將其縱向長度適當(dāng)縮短的可能性。 計(jì)算長度沿縱向取14跨，總長112 m，車站兩端假設(shè)存在厚20 cm的鋼筋混凝土封頭板。計(jì)算區(qū)域取為長112 m、寬103 m、深70 m的立方體，其中寬度方向在車站結(jié)構(gòu)的橫斷面上。計(jì)算中采用的場地地質(zhì)剖面見圖3，土層分布及其主要物理力學(xué)特性參數(shù)見表1。計(jì)算荷載取為相當(dāng)于2 %概率水準(zhǔn)下的等代地震荷載（即加速度= 0.049 g），并沿車站橫向施加。有限元分析中，車站結(jié)構(gòu)的頂?shù)装濉⒅袠前濉Π濉⒍藟暗卓v梁均離散為板單元，梁、柱離散為三維梁單元，周圍土體離散為空間八結(jié)點(diǎn)塊體元。對(duì)位于底部邊界面上的結(jié)點(diǎn)，在垂直和水平方向上均設(shè)置了連桿；對(duì)在4個(gè)垂直于水平面的邊界面上的結(jié)點(diǎn)均設(shè)置了豎向約束，并令水平向可自由變形；上部地表面邊界為自由邊界。 對(duì)由上述計(jì)算模型算得的地鐵車站結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，以水平地震作用下中柱的彎矩為例分析其規(guī)律性。為此將沿縱向軸線共13個(gè)中柱的相對(duì)彎矩（以位于車站中間部位的中柱的彎矩為基準(zhǔn)的比值）示于圖4，由圖可見： （1）自車站結(jié)構(gòu)的兩端起，柱端彎矩均逐漸增大，達(dá)一定距離后變化趨于平緩，相對(duì)彎矩值成為常數(shù)，并等于1； （2）離端部0.38倍車站寬度時(shí)，中柱端部彎矩與最大彎矩相差僅約5 %～9 %，可見在端部附近，結(jié)構(gòu)內(nèi)力變化較劇烈； （3）離端部0.76倍車站寬度時(shí)，中柱端部彎矩與最大彎矩相差僅約1 %～2 %； （4）離端部1.14倍車站寬度時(shí)，中柱端部彎矩與最大彎矩已近似相等。 上述結(jié)果表明，當(dāng)車站結(jié)構(gòu)橫斷面離相近端的距離達(dá)0.76倍車站寬度時(shí)，采用平面應(yīng)變假設(shè)對(duì)其進(jìn)行分析時(shí)誤差已可忽略；當(dāng)橫斷面離相近端的距離大于其寬度的1倍時(shí)，變形性態(tài)已可滿足平面應(yīng)變假設(shè)的要求。這類規(guī)律符合圣維南原理，因而本次試驗(yàn)擬將車站結(jié)構(gòu)模型的縱向長度取為2×W+L（W為車站寬度，L為中間區(qū)段的長度），并認(rèn)為中間區(qū)段的受力變形狀態(tài)可按平面應(yīng)變問題進(jìn)行分析。與此同時(shí)，試驗(yàn)設(shè)計(jì)研究認(rèn)為本次振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)宜在沿垂直于地鐵車站結(jié)構(gòu)模型長軸的方向上施加水平向單向激振，并在車站結(jié)構(gòu)模型離端部0.76倍截面寬度以遠(yuǎn)的位置上設(shè)置量測斷面，同時(shí)在二端設(shè)置必要的量測元件用于監(jiān)測接頭結(jié)構(gòu)空間效應(yīng)的影響程度。3.2 橫向激振下地鐵車站結(jié)構(gòu)的受力變形狀態(tài) 對(duì)圖2所示地鐵車站結(jié)構(gòu)，采用有限元方法按平面應(yīng)變問題計(jì)算了地震作用下結(jié)構(gòu)表面的側(cè)向土壓力及構(gòu)件的應(yīng)變變化規(guī)律。場地地質(zhì)剖面與土層主要物理力學(xué)特性參數(shù)與三維計(jì)算狀況中相同。 有限元分析中，車站結(jié)構(gòu)的頂?shù)装濉⒅袠前濉Π澹ú缓c其相連的用作基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的地下連續(xù)墻）及底縱梁均離散為梁單元（不含站臺(tái)板），周圍土體離散為四邊形單元，如圖5所示。計(jì)算區(qū)域呈長方形，寬103 m，深70 m，厚8 m。其中寬度方向在車站結(jié)構(gòu)的橫斷面上，厚度取為中柱軸線的間距。計(jì)算荷載取為與2 %概率水準(zhǔn)相當(dāng)?shù)牡却卣鸷奢d（即加速度a = 0.049 g），并沿車站橫向施加。鑒于取用的等代地震荷載為與車站結(jié)構(gòu)的縱向軸線垂直的水平地震荷載，對(duì)在70 m深度處的底部邊界面上的有限元網(wǎng)格的結(jié)點(diǎn)，在垂直和水平方向上均設(shè)置了鏈桿；對(duì)在2個(gè)側(cè)向邊界面上的結(jié)點(diǎn)，均設(shè)置了豎向鏈桿，并令水平向均可自由變形；地表面為自由邊界。 等代地震荷載作用下地鐵車站結(jié)構(gòu)的變形趨勢(shì)見圖6，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的相對(duì)應(yīng)變（梁、柱等同類構(gòu)件不同部位的應(yīng)變值與該類構(gòu)件最大應(yīng)變值的比值）及相對(duì)側(cè)向土壓力（側(cè)墻在不同部位上的側(cè)向土壓力值與側(cè)墻最大側(cè)向土壓力值的比值）見圖7。由圖可見其主要特點(diǎn)為： （1）如以地鐵車站結(jié)構(gòu)的底板為基準(zhǔn)，則頂板處的剪切變位最大，中樓板處次之。而在構(gòu)件撓曲程度方面，中柱明顯大于頂板、中樓板和側(cè)墻。 （2）計(jì)算表明構(gòu)件均在靠近相互間的交接點(diǎn)處應(yīng)變較大。對(duì)于中柱，下層中柱的下端應(yīng)變最大，上層中柱的上端次之；對(duì)于頂板，靠中柱處的應(yīng)變最大，靠側(cè)墻處最小；對(duì)于側(cè)墻，靠近底板處應(yīng)變最大，靠中樓板上表面次之。 （3）計(jì)算表明，在地鐵車站結(jié)構(gòu)的外側(cè)，頂板、中樓板和底板處的最大動(dòng)土壓力值互不相同，比較結(jié)果為底板處最大，中樓板處次之，頂板處最小。若以底板處的最大動(dòng)土壓力值為1，則中樓板和頂樓板處分別為0.61和0.19。4傳感器的布置方案 4.1 傳感器設(shè)置位置的確定原則 根據(jù)以上研究得到的結(jié)果，擬將傳感器設(shè)置位置的確定原則選為： （1）在離端部距離超過車站結(jié)構(gòu)跨度的部位設(shè)置橫向觀測斷面，并主要在橫斷面上設(shè)置傳感器。 （2）對(duì)車站結(jié)構(gòu)，橫向觀測斷面沿中柱軸線所在位置設(shè)置，以便使量測信息的工況可與二維平面應(yīng)變問題的假設(shè)基本相符。 （3）橫向觀測斷面的數(shù)量須多于2個(gè)，并以其中之一為主觀測斷面，余為輔助觀測斷面。在主觀測斷面上設(shè)置的傳感器應(yīng)多于輔助觀測斷面，在輔助觀測斷面上設(shè)置的傳感器應(yīng)與主觀測斷面位置相同，以便相互比較。 （4）在主觀測斷面上，對(duì)部分構(gòu)件的同一關(guān)鍵部位重復(fù)布設(shè)傳感器（應(yīng)變計(jì)），以便通過對(duì)比進(jìn)一步檢驗(yàn)在本次試驗(yàn)中傳感器的量測精度和可靠性。 （5）在主觀測斷面的中柱的關(guān)鍵部位同時(shí)在兩側(cè)布設(shè)應(yīng)變傳感器，以便對(duì)柱兩側(cè)的受力變形狀態(tài)進(jìn)行對(duì)比檢驗(yàn)。 （6）在結(jié)構(gòu)模型與端墻相近的部位上布設(shè)少量傳感器，以便通過對(duì)比檢驗(yàn)端墻對(duì)結(jié)構(gòu)受力變形狀態(tài)產(chǎn)生影響的范圍。42典型地鐵車站結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)中傳感器的布置方案 典型地鐵車站結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)中，對(duì)車站結(jié)構(gòu)模型共設(shè)置了3個(gè)觀測斷面（圖8），位置均與中柱軸線重合。其中2個(gè)位于車站結(jié)構(gòu)的中部，另一個(gè)與③軸重合。位于中部的2個(gè)觀測斷面中，與⑤軸重合的斷面為主觀測斷面，與⑥軸重合的斷面為輔助觀測斷面。另一觀測斷面離端部距離為0.538 m (=21.24×0.76/30 m)，用于接收可用于鑒別縱向邊界約束對(duì)地震響應(yīng)影響的信息。 圖8表明典型地鐵車站結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)采集的信息為模型土和結(jié)構(gòu)的加速度值，結(jié)構(gòu)模型構(gòu)件的應(yīng)變值，以及模型土與結(jié)構(gòu)之間的接觸壓力值。其中加速度傳感器共設(shè)8個(gè)，應(yīng)變計(jì)23個(gè)，土壓力盒7個(gè)。 5結(jié) 語 在模擬地震的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中，傳感器的布置方式對(duì)能否獲得可信的試驗(yàn)結(jié)果至關(guān)重要。本文針對(duì)地鐵車站結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)中量測信息采集進(jìn)行了研究，所獲成果為獲得可信的試驗(yàn)數(shù)據(jù)提供了必要的保證，由此為地鐵車站結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的順利進(jìn)行奠定了基礎(chǔ)，并可供今后開展涉及大型地下構(gòu)筑物的振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)借鑒。參 考 文 獻(xiàn) [1] 周德培. 淺埋明挖地鐵車站結(jié)構(gòu)的抗震性研究[J]. 巖土力學(xué), 1997, 18(增刊): 156－160.[2] 楊林德, 李文藝, 祝龍根等. 上海市地鐵區(qū)間隧道和車站的地震災(zāi)害防治對(duì)策研究[R]. 上海: 同濟(jì)大學(xué)上海防災(zāi)救災(zāi)研究所, 1999, 6.[3] 楊林德, 陸忠良, 白廷輝等. 上海地鐵車站抗震設(shè)計(jì)方法研究[R]. 上海: 同濟(jì)大學(xué)上海防災(zāi)救災(zāi)研究所, 2002. 6. [4] 季倩倩. 地鐵車站結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)研究[博士學(xué)位論文D]. 上海: 同濟(jì)大學(xué), 2002. [5] 楊林德, 季倩倩, 鄭永來等. 軟土地鐵車站結(jié)構(gòu)的振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)[J]. 現(xiàn)代隧道技術(shù), 2003, 40(1): 7－11.
