拱坝-无限地基系统非线性地震超载分析

汶川地震的经验表明,高拱坝可能遭受远超其设计烈度的强地震作用.研究拱坝的地震损伤破坏情况,探究其地震超载潜力,对于防止发生严重的地震灾变具有重要意义.在拱坝的动力分析中,采用宏观均质假定基础上考虑混凝土细观非均匀性影响的地震损伤破坏模型,以及基于阻尼溶剂抽取法的拱坝-地基动力相互作用模型以考虑无限地基辐射阻尼的影响,研...     

考虑横缝非线性对沙牌拱坝动力响应的影响

强震作用下横缝的开合对拱坝的动力响应有着显著的影响。结合实际工程,依据最新的坝体参数资料,建立了考虑拱坝横缝非线性的有限元模型。用黏弹性人工边界计及地基的辐射阻尼效应,采用有限元混合法模拟横缝的非线性行为。给出了四种工况,从坝体的应力分布、顺河向位移及横缝的张开变化等角度,研究了橫缝非线性对沙牌拱坝动力响应的影响。结果表明:横缝的张开使坝体的拱向应力得到了明显的释放,拱梁之间存在着一定程度的应力重分布;随着库水位的降低,横缝的开度增大的趋势较为明显,但坝体顺河向位移的变化不是很明显。     

考虑橫缝非线性对沙牌拱坝动力响应的影响

强震作用下横缝的开合对拱坝的动力响应有着显著的影响。本文结合实际工程,依据最新的坝体参数资料,建立了考虑拱坝横缝非线性的有限元模型。用粘弹性人工边界计及地基的辐射阻尼效应,采用有限元混合法模拟横缝的非线性行为。给出了四种工况,从坝体的应力分布、顺河向位移及横缝的张开变化等角度,研究了橫缝非线性对沙牌拱坝动力响应的影响。结果表明：横缝的张开使坝体的拱向应力得到了明显的释放,拱梁之间存在着一定程度的应力重分布;随着库水位的降低,横缝的开度增大的趋势较为明显,但坝体顺河向位移的变化不是很明显。     

地基基础-坝体体系动力特性及地震反应分析的有限元与无限元耦合法

编制了有限元及有限元—无限元耦合计算程序，利用其分析了广西源口拱坝在有限域及无限域地基下的动力特性与动力响应，并与常规刚性地基下坝体的动力特性、动力响应进行比较，得出结论：1．弹性地基下拱坝自振频率减小、动位移最大值增大；2．耦合分析法具有较高的精度和显著的经济性，是工程应用中值得推广的一种分析方法。     

基于ABAQUS的水平成层场地地震反应无限元分析

地下结构的抗震研究是当今地震工程界的重要研究方向之一,其研究方法与地面结构相比有较大的不同.本文基于动力无限元分析理论,利用ABAQUS软件的动力时程分析结合无限元边界实现了一维岩体的地震动响应分析,进而同基于SHAKE程序进行的一维土体地震动反应分析结果作了对比,说明在ABAQUS软件中实现的一维岩体动力反应分析方法是具有较好精度和易用性的.     

不同库水模型对高拱坝动力特性的影响

给出了3种模型及不同情况下高拱坝动力特性的数值求解方案,并结合实际工程分析了不同库水模型对高拱坝动力特性所产生的影响.计算和分析结果表明:不同库水模型对坝体的自振频率、振型参与系数和振型等动力特性的影响程度相差较大;可压缩库水模型最能真实地反映库水的特性和库水对坝体动力特性的影响,可采用可压缩库水模型来求解高拱坝的动力特性.     

厚圆板与无限层土地基的动力相互作用

用半解析元法分析了厚圆板基础与无限层土地基的三维动力相互作用，提出了一种新的半解析位移函数。采用在水平两方向解析，在竖向进行离散化的方法，使三维动力相互作用的问题简化为一维数值计算问题，大大减少了计算工作量。数值计算表明，在结构和地基相互作用分析中，地基的计算厚度可取为地基深度H与基础的半径R之比(H／R)大于10，地基的计算面积可取为地基计算面积与基础面积之比(S1／S2)大于30；同时在基础设计过程中，应该考虑各层土特性对系统动力特性影响的差异。     

复合地基上圆形基础板样条有限元—无限元耦合分析

根据圆柱体本坐标的极点条件构造了两组合适的位移函数,分别表下圆板－板下地基与外围土的位移,使在任意载下圆心处的应力应变不再奇异,并根据复合地基的特点,提出了将桩－土模拟成各向性体,计算圆板应力和变表的方法,并给出了算例。     

有限单元法在高拱坝坝肩动力稳定分析中的应用

利用有限元法及三维实体任意截面数据处理技术,建立了高拱坝坝肩稳定安全系数计算分析方法,并编制了相应的计算和处理程序。通过对某高拱坝动力稳定性的分析计算,给出了拱坝坝肩在3个典型高程分别沿两滑移面交线方向、侧滑面及底滑面滑动的最小安全系数。     

饱和无限地基动力反应的有限元分析

为分析饱和地基动力反应，讨论了用ｕ－ｐ 格式有限元数值解法。将土视为两相体，考虑水的渗流与土骨架变形的相互影响。引入考虑饱和土两相性情况下的传输边界，用以模拟地基无限性。推导了加入传输边界后的有限元方程，讨论了相应总体方程的无条件稳定交叉求解方法。通过饱和有限厚土层表面受条形简谐荷载作用的算例，对比两种不同的人工边界（自由边界、传输边界），并结合算例讨论了渗透系数对位移和孔压的影响及有限厚土层截止频率的存在和产生机理等有关问题。分析表明当量纲１ 的传输边界距离大于４ 时， 计算精度将满足实用要求； 另外，渗透系数的重要影响也说明了在饱和地基动力计算中考虑渗流的必要性。     

层状地基分析的半解析─无限元法

将半解析法与无限元法结合起来求解层状地基。先取足以能考虑地基层状性质影响的适当大的近场，用半解析法建立其控制方程，再用无限元法建立远场的控制方程，最后将两者耦合起来，这种耦合方法既能较好地考虑地基的层状性质．又能大大地减少近场的未知量个数，同时满足远场在无穷远处位移衰减为零的边界条件。     

无限区域节理的模拟

给出平面四节点映射节理无限元模型及相应算式。在半无限区域的岩土工程中,用此单元模拟无限区域的节理或夹层,可节省数据准备工作量及计算机时、满足精度要求。     

半无限地基上框架结构动力性态研究

将半无限地基分为远域和近域,分别用超参映射动力无穷元和普通有限元模拟,提出一种上部结构与地基之间的耦合单元,从而建立了该系统的数值分析模型。基于该模型,分析研究了地基远域、地基与结构的弹模比、结构高宽比、以及输入方式对该系统动力特性的影响。计算结果表明：这种影响是明显的。     

交叉隧道地震反应三维有限元和无限元分析

为了研究交叉隧道地震反应，提出一种三维有限元和无限元的耦合方法。基于有限元与无限元耦合的特点，探讨了三维有限元与无限元的构造方式与网格生成方式，深入分析了耦合方法中有限区域尺寸与无限元中节点位置的选取给计算结果带来的影响，得到了一般情况下有限区域尺寸与无限元中节点的最佳取值范围。     

地基与基础梁相互作用的FEM—BEM解法

充分发挥边界元和有限元的优点,利用有限元模拟有限区域,引入二次曲线元和无穷边凶来模拟无限边界区域。     

一种空间全匹配型无限映射单元

根据有限元与无限元的耦合方法,提出了能与空间20节点有限单元相互匹配的三维单向、双向及三向映射无限元坐标函数．无需改变单元形状,采用规则单元划分即可解决三维空间无限域问题,概念上易于接受．对半无限弹性地基问题的沉降计算表明,本文无限元法结果与解析结果有一致的逼近,同等精度要求下较纯有限元法有更高的计算效率;在静态有限元分析中应用该法能以较小的计算区域单元数目满足较高的精度,故具有一定的理论分析和实用价值．     

用无穷元模拟半无限平面弹性地基

本文提出一种七节点超参无穷元用于模拟半无限平面弹性地基的计算方法。文中阐述了它的基本原理与公式，对其中衰减函数与无穷无边中节点位置的选择进行了比较研究．对均布及非均布荷载作用下的半无限弹性地基给出了数值结果；并与精确解作了比较。最后用这类模型计算了重力坝的地基应力分布，表明了它具有较高的计算精度与显著的经济性。     

远域耦合映射无限元在桩-土相互作用中的应用

推导了平面4节点拉氏无限元（4＋2）匹配型式的无限元函数,采用有限元一无限元耦合方法（FEM-IEM）求解了分别遭受轴力、剪力、弯矩等荷载作用形式的单桩．土静力反应计算问题,实现了对无限体的不遗漏计算．对比结果表明：无限元能实现无穷远处位移为0的边界条件,能应用于大范围内的有限域计算,程序实施上较简便;而采用FEM-IEM耦合法免去了边界设置的繁琐,精度也能满足计算要求,计算效率也较高,因而该方法是有效可靠的,能广泛应用于岩土工程领域的数值分析工作中．     

有限元-无限元耦合法在桩-土动态反应中的应用

推导了4+2节点动力无限元的位移形函数及坐标形函数,进而得到具有不同波动组合位移衰减形式的二维谐振无限元,并运用通用有限元软件建立了单桩动力荷载下的有限元-无限元(FEM-IEM)耦合模型,分析了竖向、水平及弯矩谐振作用下不同类型单桩在不同土性中的动力反应.计算结果证明,本文提出的耦合方法在计算效率和精度上具有优势.