地基动力阻抗的双自由度集总参数模型

在土－结构动力相互作用分析中，下覆地基对基础与结构的阻抗函数通常强烈地依赖于外加激振频率。当结构为线性时，耦联体系的动力分析可采用子结构法在频域上有效地实施。但对于非线性结构，在时域上要用与频率有关的动力阻抗进行相互作用分析就变得十分困难与复杂。而单靠采用某一频率下动力阻抗函数固定值的单自由度集总参数模型不能充分地包含所有频率成分而难以反映实际性态。     

土-结构动力相互作用的振型分解法

采用振型分解法对土-结构相互作用体系进行分析．基于上部结构具有经典正交振型的假设,对控制方程进行解耦,使之成为单自由度体系,直接运用振型叠加法求解．本文方法在求解土-结构相互作用问题时与基础固定时的动力响应频域分析方法一致,只需要调整地震动输入,就可得到问题的解答．数值计算表明,本文方法的计算值与试验值吻合较好．     

考虑土-结构动力相互作用的高层建筑地震响应分析

随着新版建筑抗震设计规范的出台,建筑物抗震设计要求也日益提高.在以往的高层建筑地震响应分析中,由于计算技术上的困难和经济上的约束,大多数时候工程师们都采用了固定基底假设.这样做对于建立在刚性比较大的地基上的结构,由于相互作用不是很明显,还是可以接受的,但是对于建立在软弱地基上的结构,由于相互作用比较强烈,在计算中是应该...     

结构-土-结构相互作用体系的动力分析

本文对于放置在弹性半空间上的二维结构-土-结构相互作用体系的动力响应问题进行了分析和研究。在分析过程中,利用边界元法来求解地基土的动力阻抗函数,并在划分边界单元时插入无限长单元,以提高计算结果的精度。通过计算和分析,得到了一些重要结论。最后还给出了不必考虑相邻结构物影响的界限,作为工程上抗震设计时的参考。     

相邻建筑物结构-土-结构动力相互作用研究进展

 城市建设发展迅速,高层建筑群逐渐增多,相邻建筑物结构-土-结构动力相互作用问题日益突出。提出了场地-结构群动力相互作用概念,介绍了土-结构和结构-土-结构动力相互作用的研究历史;从试验研究、力学模型、研究方法及研究成果等方面,综述了相邻建筑物结构-土-结构动力相互作用研究进展。     

Ⅱ类场地土和结构相互作用地震反应分析

为了研究考虑土和结构相互作用对Ⅱ类场地上的结构地震反应的影响,建立了三个不同输入形式的结构地震反应分析模型。通过三条地震波激励下,计算不同输入形式下结构的位移和内力反应峰值的变化,说明了不同土层特性对结构地震反应的影响。结果表明:Ⅱ类场地土土层中的结构抗震计算也应该考虑土和结构相互作用;土层剪切波速对结构响应的影响并无一致变化规律;覆盖层厚度越大,结构顶点位移和基底剪力随之增大;相同周期的土层上的结构响应并不一致。     

链式结构模型与多段集总参数模型的比较

通过对链式结构模型与多段特别是三段集总参数模型的精细比较，从模型的理论精度、仿真结果及计算量等方面对链式结构模型的优、缺点作了系统的分析。链式结构模型的计算量与三段集总模型一样，但是，链式结构模型的理论精度比三段集总模型要高出两阶，从仿真结果也可以看出链式结构的优越性。该文理论分析与仿真结果为链式结构模型在工程上的推广提供了有力的理论与实践依据     

土-结构相互作用的非线性反应

为了建立合理的高层建筑在强震作用下的土结构非线性相互作用分析模型,进行了结构基础地基体系模型的振动台实验·实验验证了土性非弹性引起的非线性效应以及基础和周围土体局部脱离接触所引起的非线性效应·通过数据分析给出了非线性反应的基本特征,为合理估计两种非线性的影响提供了实验基础·分析表明完整的土结构体系非线性模型中要充分考虑到基础翘离的影响,包括翘离引起的基础有效接触刚度的变化以及竖向振动与水平和回转振动三者的耦合效应·     

建筑群结构-土-结构相互作用的影响参数研究

采用有限元方法,建立一系列土-结构系统的三维模型,研究了地震动激励方向及频谱成分、土层剪切波速及阻尼比、基础形式及埋深、上部结构楼层数等对结构-土-结构相互作用(SSSI)规律的影响.分析结果表明,在垂直于结构物排列方向的地震动激励下,SSSI效应几乎为零;SSSI效应的大小与地震波频谱成分密切相关;剪切波速小、阻尼小、基础埋深浅,则SSSI效应明显;两边结构与目标结构的楼层数相同时,SSSI效应最明显.     

简化桩模型在土-结构相互作用分析中的应用

采用简化桩模型和多分段杆单元模型来模拟独立桩承框架结构.对一幢七层独立桩承钢筋混凝土框架结构进行了考虑与不考虑土-结构相互作用效应影响的结构自振特性对比分析.然后依次输入9条地震波加速度记录,对结构进行了考虑与不考虑土-结构相互作用效应影响的地震反应时程分析.由大量的数值分析结果总结了土-结构相互作用对结构地震反应的影响规律,并用算例对部分结论进行验证.     

考虑土-结构相互作用高层框架结构非线性地震反应分析

应用子结构方法对天然地基上带刚性整体基础(箱型基础或筏板基础)的高层框架结构进行平面非线性地震反应分析,地基阻抗采用拟合数值结果得到的近似公式,上部框架结构采用层间一杆系模型．对1栋12层的钢筋混凝土框架结构进行地震反应分析,讨论了不同地震波输入和不同地基对系统非线性地震反应的影响．     

用接触面弹塑性损伤模型分析群桩基础

探讨了接触面弹塑性损伤模型在群桩基础响应分析中的适用性。建立了用于有限元分析的弹塑性损伤接触面单元。采用多种接触面模型及多组模型参数对单调和循环荷载作用下的群桩基础与地基相互作用进行了三维有限元分析。结果表明:弹塑性损伤单元能够合理地描述包括体应变及其与剪应变的耦合特性在内的接触面主要静动力学特性;接触面的力学特性对桩土相互作用分析有重要影响;Clough-Duncan模型和理想弹塑性模型不能反映接触面的体应变及其与剪应变耦合特性,算得的桩的响应与弹塑性损伤接触面单元差别较大。因此,使用弹塑性损伤接触面单元进行土体与结构物相互作用分析较为合理。     

考虑土―结构相互作用的运转状态风电塔抗震分析

针对某陆上风电场1.5 MW风电塔结构,建立了"塔筒―基础―地基"整体三维精细有限元模型,研究土―结构相互作用对风机运转状态下风电塔结构地震动力响应的影响规律.在风机运转状态下,使用FAST程序把风速时程转化为风荷载时程输入模型,并使用EERA程序进行土层地震反应分析得到模型土层底部的地震波,作为地震激励进行输入,对风电塔进行模态分析并计算风电塔地震动力响应.研究表明,考虑土―结构相互作用效应会引起风电塔体系自振频率降低,并显著增加风电塔的结构动力响应.     

任意形状埋置基础的竖向振动复合集总参数模型

根据基础振动弹性半空间理论的最新发展成果,推演出基础竖向振动的复合集总参数模型。运用该模型对复杂形状、任意埋置状况块体基础在竖向谐和扰力作用下的动力反应进行计算,并将计算结果与采用弹性半空间理论所得到的竖向振动刚度和阻尼系数的计算公式(由大量试验、数值计算所证实)计算结果进行比较,结果表明: 2种结果非常吻合,误差仅为10．7％;利用该模型可以容易地计算在竖向扰力作用下任意频率以及泊松比ν≤0．48的任意形状(不包括环型)和任意埋置状况基础的均质半空间上块体基础的动力反应。     

小应变土体硬化模型参数的敏感性分析及确定方法

小应变土体硬化(Hardening soil model with small strain stiffness, HSS)模型能够反映土体小应变阶段的非线性特性和应力相关性,在深基坑工程领域已被广泛应用,但由于参数众多,目前对参数确定方法尚缺乏系统研究。分析了HSS模型各参数的意义及常规确定方法,采用数值模拟方法开展了HSS模型参数的敏感性分析,基于统计的大量研究成果,建立了土体参数与孔隙比之间的非线性关系,进一步通过2处深基坑工程的变形分析进行验证。结果表明：在基坑数值分析中,参考动剪切模量 的敏感性最高,参考切线模量 的敏感性最低,建立的非线性关系能够较好的反映土体模量与孔隙比的相关性,围护结构侧移的计算值及实测值较为吻合,验证了提出的参数确定方法的适用性,可为相关工程提供参考。     

基于场地-结构整体模型的桩基斜拉桥地震反应分析方法

针对我国普遍采用的大跨度桩基桥梁,应用无限元有限元土体边界、桩土面面接触算法和显式求解技术,提出了场地结构整体模型的地震反应分析方法.以一座主跨为202.5 m+300.0 m的独塔斜拉桥为工程实例,构建了河谷场地桥梁整体有限元动力模型,研究了二维河谷场地对该斜拉桥纵向地震反应的影响,分析了基础附近扰动场地震动的特点.结果表明,场地中不同河岸高度和二维土层分布会对主塔处地震动的短周期分量产生一定影响,对结构短周期振型产生的地震力有较大影响;扰动场的地震动中接近基础振动频率的分量得到了加强,和自由场的地震动有显著区别,但长周期的分量变化较小.     

基于无限元和波场分离法的地震响应数值分析

用无限元模拟远场地基,有限元模拟近场区域,并在有限元和无限元接触处施加等效荷载以输入地震作用,从而求解半无限地基的地震响应.通过算例对边界和地震输入方式进行验证,研究剪切波作用下,重力和土与结构相互作用对场地地震响应的影响.结果表明:基于无限元和波场分离法的地震输入,能够有效仿真波动在半无限地基中的传播过程;重力对水平地震运动无影响;土与结构相互作用效应使短周期段加速度反应谱值降低,而长周期段加速度反应谱值增加;土与结构相互作用对岩石地基水平位移无影响,但使结构底部地基的最大主应力和最小主应力幅值增大.     

较硬分层土-桩基-结构相互作用体系振动台试验

进行了较硬分层土-桩基-框架结构相互作用体系的振动台试验，再现了上部结构和基础的震害现象．得出的主要规律有：体系频率小于不考虑相互作用的结构频率，而阻尼比则大于结构材料阻尼比；体系的振型曲线与刚性地基上结构的振型曲线不同，基础处存在平动和转动．土层传递振动的作用与土层性质、激励大小等因素有关．砂土层一般起放大作用，粘质粉土层一般起减震作用．结构顶层加速度反应组成取决于基础转动刚度、平动刚度和上部结构刚度的相对大小．多向激励下的动力反应规律没有明显差别．     

地基土对设备-结构体系能量反应影响分析

为了分析地基土对设备-结构体系能量反应的影响规律,开展了设备-结构体系振动台试验与设备-结构-地基土相互作用体系实时子结构振动台试验,对比以刚性地基为假设的设备-结构体系与考虑地基土影响后的设备-结构体系能量反应发现:考虑地基土影响后设备与结构的累积总输入能大幅度减小,且地基土可改变设备与结构总输入能在时间上的分布特性。由试验结果根据相似关系反推原型设备-结构体系的能量反应表明,基于刚性地基假设的设备-结构体系能量反应可能存在较大误差,因此在设备-结构体系分析中应当考虑地基土的影响。