本發(fā)明涉及地下工程與防震，具體涉及一種基于加筋復(fù)合材料的韌性防震結(jié)構(gòu)及施工方法。
背景技術(shù)：
1、隨著經(jīng)濟(jì)的快速穩(wěn)步增長，為滿足日益增加的城市建設(shè)和發(fā)展需求，建設(shè)以地鐵地下車站為代表的城市地下結(jié)構(gòu)，已成為解決交通擁堵和土地資源短缺等制約城市發(fā)展性問題的有效途徑。地震引起的地下結(jié)構(gòu)嚴(yán)重災(zāi)害，迅速受到工程師和研究人員的關(guān)注，促使人們對地下結(jié)構(gòu)的抗震能力有了新的認(rèn)識。地下結(jié)構(gòu)的抗震能力主要受兩方面條件影響，一方面受地下結(jié)構(gòu)自身抗震能力的影響，另一方面則取決于結(jié)構(gòu)周圍巖土體條件。從這兩方面出發(fā)，研究人員提出了兩類減輕城市地下結(jié)構(gòu)地震災(zāi)害措施。
2、第一類是改變地下結(jié)構(gòu)一定范圍內(nèi)圍巖性能，此類方法包括兩種方式，一種是加固圍巖，即通過對圍巖進(jìn)行灌漿，使圍巖剛度大于地下結(jié)構(gòu)的剛度，充分發(fā)揮圍巖承載力，從而降低地下結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)；另一種是設(shè)置隔震層，即將隔震層設(shè)置于地下結(jié)構(gòu)與圍巖之間，通過其內(nèi)部的高阻尼材料吸收地震能量并阻斷地震作用向地下結(jié)構(gòu)的傳遞。
3、第二類是改變地下結(jié)構(gòu)的性能，可通過改變地下結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、剛度、強(qiáng)度、阻尼等動力特性，減輕地下結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)，對應(yīng)的具體措施為：采用輕骨料混凝土減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量；采用剛度較大或較小的材料，使地下結(jié)構(gòu)抵抗或順應(yīng)圍巖的變形；采用鋼纖維混凝土或纖維加固方式提升結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；設(shè)置阻尼器增加結(jié)構(gòu)阻尼；此外還可以通過改變地下結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式，減輕結(jié)構(gòu)損傷，如采用分體柱、疊層夾芯柱、在易損部位設(shè)置減震支座等措施。
4、然而上述兩類減輕城市地下結(jié)構(gòu)地震災(zāi)害措施都主要針對提升抗震性能而設(shè)計，鮮有考慮到地下結(jié)構(gòu)的震后恢復(fù)能力。隨著抗震研究的進(jìn)步，韌性防震理念被提出，要求對地下結(jié)構(gòu)的防震設(shè)計不僅要在確保生命安全的前提下表現(xiàn)出良好的抗震性能，還需關(guān)注震后結(jié)構(gòu)的可恢復(fù)性。目前基于圍巖層面的研究主要集中在提升地下結(jié)構(gòu)的抗震性能上，對地下結(jié)構(gòu)震后恢復(fù)能力的研究還相對薄弱，城市地下結(jié)構(gòu)的地震安全問題需要向韌性防震設(shè)計理念轉(zhuǎn)變。因此亟需提出一種引入了韌性防震概念的技術(shù)方案，以彌補(bǔ)在地下結(jié)構(gòu)震后恢復(fù)能力方向的技術(shù)空白。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于加筋復(fù)合材料的韌性防震結(jié)構(gòu)及施工方法，以彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)在地下結(jié)構(gòu)震后恢復(fù)能力的空白。
2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
3、第一方面，本發(fā)明提供一種基于加筋復(fù)合材料的韌性防震結(jié)構(gòu)，包括：
4、圍護(hù)結(jié)構(gòu)和地下結(jié)構(gòu)，兩者之間形成有肥槽，肥槽內(nèi)設(shè)置有加筋復(fù)合材料；
5、地下結(jié)構(gòu)底部通過底墊板與圍護(hù)結(jié)構(gòu)連接，地下結(jié)構(gòu)頂部通過頂蓋板與圍護(hù)結(jié)構(gòu)連接；
6、頂蓋板位于肥槽頂部，底墊板位于肥槽底部。
7、加筋復(fù)合材料包括橡膠顆粒改性土和土工加筋帶，橡膠顆粒改性土和土工加筋帶分層鋪設(shè)在肥槽內(nèi)。
8、肥槽內(nèi)填充橡膠顆粒改性土，并豎向等間距內(nèi)植有土工加筋帶。
9、肥槽高度與地下結(jié)構(gòu)的高度相同，底墊板的橫向尺寸與肥槽寬度相同，頂蓋板橫向尺寸大于肥槽寬度。
10、底墊板與圍護(hù)結(jié)構(gòu)以及地下結(jié)構(gòu)之間，以及頂蓋板與圍護(hù)結(jié)構(gòu)以及地下結(jié)構(gòu)之間均為截斷連接。
11、第二方面，本發(fā)明提供一種基于加筋復(fù)合材料的韌性防震結(jié)構(gòu)施工方法，包括：
12、s1，鋪設(shè)底墊板，并在其與圍護(hù)結(jié)構(gòu)、地下結(jié)構(gòu)的連接部位分別進(jìn)行防水處理；
13、s2，采用槽型間隔分層填筑的方式，對肥槽內(nèi)部進(jìn)行加筋復(fù)合材料的填筑施工，逐層進(jìn)行填筑、壓實橡膠顆粒改性土并埋置土工加筋帶，直至完成加筋復(fù)合材料的填筑施工；
14、s3，覆蓋頂蓋板，并在其與圍護(hù)結(jié)構(gòu)、地下結(jié)構(gòu)的連接部位分別進(jìn)行防水處理。
15、其中，s2，采用槽型間隔分層填筑的方式，對肥槽內(nèi)部進(jìn)行加筋復(fù)合材料的填筑施工，逐層進(jìn)行填筑、壓實橡膠顆粒改性土并埋置土工加筋帶，直至完成加筋復(fù)合材料的填筑施工，包括：
16、s201，根據(jù)土工加筋帶的設(shè)置間距將肥槽沿橫向分為若干等寬的填筑區(qū)域；
17、s202，按照填筑區(qū)域的寬度放置楞木并固定，形成若干等間隔槽型填筑空間；
18、s203，將橡膠顆粒改性土分別裝入等間隔槽型填筑空間并壓實；
19、s204，待土樣壓實穩(wěn)定后取出楞木再次形成等間隔槽型空間，緊貼其側(cè)壁布置土工加筋帶；
20、s205，再次將橡膠顆粒改性土裝入等間隔槽型填筑空間內(nèi)并壓實；
21、s206，重復(fù)s202至s205，逐層填筑、壓實橡膠顆粒改性土并埋置土工加筋帶，直至完成加筋復(fù)合材料的填筑工作。
22、進(jìn)一步的，s202，按照填筑區(qū)域的寬度放置楞木并固定，形成若干等間隔槽型填筑空間，還包括：
23、當(dāng)填筑區(qū)域縱向長度較大時，沿縱向?qū)μ钪^(qū)域進(jìn)行劃分，并分區(qū)域進(jìn)行同層填筑。
24、進(jìn)一步的，s205，再次將橡膠顆粒改性土裝入等間隔槽型填筑空間內(nèi)并壓實，還包括：
25、重復(fù)s202至s204，分別對同層次的不同區(qū)域依次進(jìn)行填筑、壓實橡膠顆粒改性土并埋置土工加筋條，直至同層區(qū)域全部填筑完成。
26、進(jìn)一步的，s204，待土樣壓實穩(wěn)定后取出楞木再次形成等間隔槽型空間10，緊貼其側(cè)壁布置土工加筋帶，還包括：
27、土工加筋帶縱向間距等同橫向間距。
28、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：
29、本發(fā)明提供的一種基于加筋復(fù)合材料的韌性防震結(jié)構(gòu)，通過創(chuàng)新的構(gòu)造設(shè)計有效提升了地下結(jié)構(gòu)的韌性防震能力。圍護(hù)結(jié)構(gòu)與地下結(jié)構(gòu)之間設(shè)置的肥槽內(nèi)分層鋪設(shè)加筋復(fù)合材料，加筋復(fù)合材料中的橡膠顆粒具有優(yōu)異的吸能隔震性能和彈性恢復(fù)能力，將橡膠顆粒與圍巖土體混合可明顯改善圍巖土體的抗震性能及變形恢復(fù)能力。同時，土工加筋帶憑借其高彈性強(qiáng)度和延伸率，嵌入土體后可實現(xiàn)與土體的協(xié)同受力和變形。由于橡膠顆粒具有高彈性特征，受擠壓變形的橡膠顆粒具有恢復(fù)原狀的位勢能，在地震結(jié)束后能夠通過其內(nèi)在的恢復(fù)位勢能為變形恢復(fù)區(qū)提供恢復(fù)力；同時，變形恢復(fù)區(qū)內(nèi)部豎向布置的土工加筋帶，在地震期間因隨著土體發(fā)生剪切變形而受拉伸長，而當(dāng)?shù)卣鸾Y(jié)束后，土工加筋帶的彈性收縮將帶動周圍改性土沿筋帶軸向產(chǎn)生回縮力，該力的水平分量將為變形恢復(fù)區(qū)的恢復(fù)過程提供額外推力。在橡膠顆粒彈性恢復(fù)力及土工加筋帶彈性收縮力水平分量的共同作用下，形成了變形恢復(fù)區(qū)的整體恢復(fù)合力。當(dāng)土體在水平地震作用下發(fā)生剪切變形時，變形恢復(fù)區(qū)能夠通過其自身恢復(fù)能力控制圍巖變形，從而有效減輕地下結(jié)構(gòu)的殘余變形，促進(jìn)其震后變形恢復(fù)。基于此，本發(fā)明創(chuàng)新性地將橡膠顆粒改性土和土工加筋帶相結(jié)合，構(gòu)建了適用于地下車站的加筋復(fù)合材料，形成變形恢復(fù)區(qū)，以提升圍巖的抗震性能和變形恢復(fù)能力。
30、本發(fā)明提供一種基于加筋復(fù)合材料的韌性防震結(jié)構(gòu)施工方法，該技術(shù)方案通過系統(tǒng)化的工藝實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)性能與施工效率的雙重提升。其技術(shù)特征在于采用楞木模塊化分段施工技術(shù)，通過精準(zhǔn)控制槽型間隔填筑區(qū)域的幾何尺寸，結(jié)合分層交替填筑橡膠顆粒改性土與土工加筋帶的復(fù)合工藝，確保了材料性能的充分發(fā)揮。該工藝標(biāo)準(zhǔn)化的分區(qū)-填筑-壓實循環(huán)流程，實現(xiàn)了橡膠顆粒改性土與土工加筋帶的合理耦合，確保了加筋復(fù)合材料的隔震效果及變形恢復(fù)能力充分發(fā)揮，從而為地下結(jié)構(gòu)提供充足的抗震韌性儲備。這種施工方法通過標(biāo)準(zhǔn)化的流程，可顯著降低復(fù)雜空間內(nèi)的施工難度，有效控制施工質(zhì)量，使設(shè)計方案的優(yōu)勢得以充分體現(xiàn)，為地下結(jié)構(gòu)的韌性防震提供了切實可行的解決方案。