3 阪神地震中地铁结构的破坏情况

　　阪神地震对地铁结构造成的破坏为世界地震史上大型地下结构在地震中遭受严重破坏的首例。在神户市内2条地铁线路的18座车站中,神户高速铁道的大开站、高速铁道长田站及它们之间的隧道部分,神户市营铁道的三宫站、上泽站、新长田站、上泽站西侧的隧道部分及新长田站东侧的隧道部分均发生严重的破坏。在所受到的破坏中,有以下共同的部分:(1)它们都位于烈度为7的地区(JSCE烈度区划中的7度相当于我国的10度);(2)它们在建造时均采用了明挖法;(3)断面结构形式为带有中柱的箱涵形框架结构;(4)它们的原设计中均未考虑地震因素。

　　归纳起来,神户地铁结构的破坏有以下主要特点:

　　(1)不对称结构发生的破坏比对称结构严重。

　　(2)上层破坏比下层破坏严重。

　　(3)车站的破坏主要发生在中柱上,出现了大量裂缝,有斜向裂缝,也有竖向裂缝,裂缝的位置有偏于上下端的,也有位于中间的;柱表层混凝土发生不同程度的脱落,钢筋暴露,有的发生严重屈曲,有单向屈曲,也有对称屈曲的;大开站有一大半中柱因断裂而倒塌。有横墙处,中柱破坏较轻。

　　(4)地下结构上部土层厚度越厚,破坏越轻。

　　(5)站房上层中柱的中间部位几乎压碎,而线路段中柱仅在中间位置出现竖向裂缝。

　　(6)纵墙和横墙均出现大量的斜向裂纹,特别是在角点部位。顶板、侧墙也受到不同程度的损害,且其破坏程度与中柱密切相关;当中柱破坏较为严重时,顶板和侧墙就会出现很多裂缝,以至坍塌、断裂等。

　　(7)区间隧道的破坏形式上主要是裂缝;其中多为侧墙中部的轴向弯曲裂缝。在接头处也有损害:混凝土脱落,钢筋外露以及竖向的裂缝。在破坏较严重处,中柱的上下端也有损坏。

　　4 神户市地铁破坏研究的初步结论

　　神户地震发生后,地震工作者对地震破坏展开系统的研究。其中对地下结构破坏的研究出现前所未有的热潮。研究采用模型实验、理论分析和数值模拟等多种途径相结合,其研究结论可归纳为以下几点:(1)地震时相邻地层间的相对位移是影响地下结构破坏的主要指标。研究结果显示相对位移较大处,地下结构破坏严重,相对位移较小处,破坏较轻,这与实际震害相符。(2)在水平地震动作用下,地下结构产生平时使用状态下所没有的较大的水平剪力和弯矩,使中柱中的剪力超过其抗剪强度产生剪切破坏,中柱的破坏是整个地铁结构破坏的根本原因。(3)竖向震动使中柱轴力大幅增加,水平震动和竖向震动的共同作用加剧抗震的薄弱环节———中柱的破坏。地震中竖向震动在地下结构中所起的作用不能忽视,特别是应考虑竖向震动与水平震动产生的内力的共同作用,不应仅将结构中轴力弯矩等内力分别与各自强度进行校核。(4)由于地层条件及截面尺寸的变化,在相邻地层、相邻构件间产生的竖向相对位移对结构内力的影响也不能忽视。这与美国60年代修建旧金山海湾地区快速地铁运输系统时,所得到的地铁震害是由于土体的地震变形作用于地下结构,从而使结构产生应力和位移,最终导致地下结构破坏的设计经验是一致的。

　　5 地铁建设中考虑地震的必要性和避免地震破坏的措施

　　由于以前的地震中地下结构震害事例较少、程度较轻,人们逐渐形成了这样一个观点:即地下结构具有较强的抗震性能,地震中不易遭受破坏。但通过对这个问题仔细分析即可发现,城市地下空间的大规模开发以及地下结构的大量建设是近年才出现的。在日本关东地震和我国唐山地震时代,东京和唐山市内的主要地下结构仅为一些给排水管道,数量不多,分布也不广泛。近年来,随着城市地下空间的开发利用,地铁系统、盾构法隧道、地下商业街、地下停车场及共同沟等大量兴建。而这些地下结构基本上还未曾经历过大的地震,它们真正的抗震性能也未得到检验。因此并不能简单地认为地下结构抗震性能好、地震中不易破坏。这一点已被1995年阪神大地震所证实。这次地震不仅使城市生命线工程(地下给排水管道、天然气管道等)遭到严重破坏,地铁车站及区间隧道等大型地下结构也受到破坏,其中产生了地铁车站完全倒塌而不能

上一页  [1] [2] [3]  下一页