装配式地下车站与传统的现浇式地下车站相比,其结构中的梁、柱、侧墙、顶板等均为预制构件,施工过程中将各个构件装配成整体结构。本文以江苏省某代表性地质条件下的标准两层岛式车站为研究背景,采用室内模型试验和数值模拟的方法,对现浇及不同接头型式(凹凸榫槽、凹凸榫槽结合半套筒灌浆连接、凹凸榫槽结合螺栓连接)侧墙构件的破坏模式进行研究,通过数值模拟对比研究不同型式车站整体力学性能。论文的主要工作及成果如下:(1)室内模型试验结果表明凹凸榫槽、凹凸榫槽结合半套筒灌浆连接、凹凸榫槽结合螺栓连接的3种装配式侧墙构件的破坏模式均为无明显预兆的脆性剪切破坏,但各接头型式的破坏荷载节点与剪切破坏面存在差异。凹凸榫槽构件、凹凸榫槽结合半套筒灌浆连接构件满足接头强度设计的要求,凹凸榫槽结合螺栓连接构件由于螺栓孔位置处的应力集中,加速了接缝位置剪切破坏进程,不满足接头强度设计的要求。(2)模型试验结果的应力、变形规律表明:半套筒灌浆连接型式保证了钢筋之间传力的有效性,增强了构件连接的整体性,提高了构件协同变形及承载能力,凹凸榫槽结合半套筒灌浆连接构件的力学性能与现浇构件相似,该类型接头抗剪强度设计值可达300kN/m。(3)运用ABAQUS软件对模型试验进行三维有限元分析,结果表明:各构件接缝(加载)位置的竖向位移最大,钢筋应力水平最高,两参数沿着支座方向呈减小趋势;各应力、变形参数的模拟结果与试验结果吻合较好。考虑轴力工况的模拟结果表明:一定范围内轴力的增加,可进一步保证构件连接的整体性,提高各构件的承载性能与抵御变形的能力。(4)利用ABAQUS软件,对凹凸榫槽侧墙接头、凹凸榫槽结合半套筒灌浆连接侧墙接头两种装配式车站及现浇型式车站的整体力学性能开展了数值模拟研究,结果表明:3种型式车站的横向变形均集中于底板侧墙位置,各车站的竖向变形沿底板、车站上下层中柱、顶纵梁呈向上隆起趋势,两侧侧墙则呈下沉趋势;两种装配式车站的最大横、竖向变形较为接近,但均高于现浇车站的对应变形;凹凸榫槽结合半套筒灌浆连接侧墙接头车站的钢筋拉应力水平更满足于“等同于现浇”的概念。(5)为获得界面摩擦系数对车站整体结构力学性能的影响,运用ABAQUS软件,对装配式侧墙接头位置处的该系数进行数值模拟研究。结果表明:混凝土界面摩擦系数与车站各内力、变形参数呈负相关关系;在实际施工过程中,提高构件接缝面的贴合紧密程度,保证构件定位、拼装精度,可以提高界面摩擦系数,对车站结构的承载是有利的。(6)利用ABAQUS软件比较各刚度折减系数下现浇车站与凹凸榫槽结合半套筒灌浆连接侧墙接头装配式车站的力学性能参数,结果表明:各折减系数下两种车站型式的最大钢筋拉、压应力吻合较好,但最大横、竖向变形相似程度较低;建议凹凸榫槽结合半套筒灌浆连接侧墙接头型式装配式车站设计中区域刚度折减系数为0.7。