检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：揣民昭天津大学

学位级别：博士

建造在中软土或软土地基上的高层建筑,在动力荷载作用下,土体与高层建筑之间产生相互作用,其过程十分复杂,尤其是在近断层地震作用下,将会对高层建筑产生巨大影响。作为研究土-结构相互作用问题的关键,针对基础动力阻抗,目前缺少通过试... 详细信息

建造在中软土或软土地基上的高层建筑,在动力荷载作用下,土体与高层建筑之间产生相互作用,其过程十分复杂,尤其是在近断层地震作用下,将会对高层建筑产生巨大影响。作为研究土-结构相互作用问题的关键,针对基础动力阻抗,目前缺少通过试验获得其数值的精确化实用计算方法;近断层地震动有明显的脉冲效应,对高层建筑破坏力极大,但缺乏对近断层自发破裂过程的模拟研究。因此,本文以高层建筑为研究对象,系统开展了不同荷载作用下,土-结构相互作用体系的动力响应及基础阻抗计算方法研究,并模拟了近断层自发破裂过程,探究了脉冲型地震动对土-结构相互作用体系动力响应的影响。主要创新工作和研究成果如下:（1）开展了简谐荷载作用下土-结构相互作用体系的动力响应及基础阻抗影响规律研究。基于结构-地基相互作用体系振动台模型试验,建立并验证了土-结构相互作用体系的数值分析方法;结合试验设计参数的调整,建立了土-结构相互作用体系的分析模型;进而开展了土-结构相互作用体系的结构稳态激振分析,得到了体系的频响函数,并分析了其频响特性,进而研究了模型参数对频响函数及动力响应的影响;结合传统结构稳态激振基础动力阻抗计算方法,得到了基础动力阻抗计算值,并研究了模型参数对基础阻抗的影响;进而将基础动力阻抗计算值与基于弹性半空间理论得到的同一分析模型的理论值进行对比分析。结果表明:所建数值分析方法具有可靠性和合理性;所建分析模型可用于体系动力响应及基础阻抗的研究;同样激振力作用下,结构顶部激振要比底部激振产生的响应大;基础转动刚度系数kmm随模型参数的变化与其他基础阻抗系数不同;对于同一分析模型,基础动力阻抗计算值与基于弹性半空间理论的理论值基本吻合,但还存在一定的误差,这表明传统结构稳态激振基础动力阻抗计算方法有效性不足。（2）开展了冲击荷载作用下土-结构相互作用体系的现场振动试验研究。通过现场振动试验,得到了土-结构相互作用体系的频响函数,并分析了其频响特性;基于前人研究,推导了冲击荷载作用下,考虑基础运动影响的上部结构总位移频域公式;结合频响函数与总位移公式,得到了上部结构固定地基自然频率与模态阻尼比估计值,并定量分析了基础运动对结构顶部总运动中的贡献及结构顶部总运动的矢量表示,得到了忽略基础刚体运动需要满足的条件及基础刚体运动在固定地基共振频率处引起的变化;进而提出了冲击荷载作用下基础动力阻抗的精确化实用计算方法;结合频响函数,得到了冲击荷载下基础动力阻抗试验值,并与基于响应理论的理论值进行对比分析。结果表明:对于N-S振动,通过试验方法得到的固定地基共振频率和阻尼比要比体系的对应值分别高21.97%和-30.73%;在体系基本频率处,结构顶部总位移几乎都是由基础刚体运动引起的;基础动力阻抗试验值与基于响应理论的理论值吻合较好,所提方法能准确计算基础动力阻抗,具有较高有效性。（3）开展了地震作用下土-结构相互作用体系的动力响应及基础阻抗影响规律研究。基于土-结构相互作用体系分析模型,进行了土-结构相互作用体系的瞬态地震动分析,研究了地震作用下,体系动力响应的内在联系和模型参数对体系动力响应的影响,揭示了其中的规律,并分析了原因;结合冲击荷载作用下基础动力阻抗的计算方法,得到了地震作用下的基础动力阻抗计算值,并与基于弹性半空间理论得到的同一分析模型的理论值进行对比分析。结果表明:接触压力峰值分布与输入地震动的强度和频谱特性密切相关;相互作用效应对基底地震动的影响主要体现在基础顶面中心点A1点与土层表面节点S10点在输入地震动固有频率附近的频率成分差异最大;相互作用效应对体系动力响应的影响程度,与上部结构和地基土的相对刚度比密切相关;对于同一分析模型,地震作用下的基础动力阻抗计算值与基于弹性半空间理论的理论值更加吻合,冲击荷载作用下基础动力阻抗的计算方法能准确计算地震作用下基础动力阻抗,该方法比传统结构稳态激振的计算方法更加有效。（4）开展了脉冲型地震作用下土-结构相互作用体系的动力响应及基础阻抗研究。基于VFRIC用户子程序的二次开发及子模型技术,建立并验证了近断层自发破裂过程的数值分析方法,揭示了近断层自发破裂的物理本质;进而研究了近断层脉冲型地震动对土-结构相互作用体系的动力响应的影响,并与远断层地震动进行对比;结合冲击荷载作用下基础动力阻抗的计算方法,得到了脉冲型地震作用下的基础动力阻抗计算值,并与地震作用下同一分析模型的计算值进行了对比分析。结果表明:所建数值分析方法能够准确模拟近断层自发破裂过程;近断层地震动的竖向分量较大,竖向加速度峰值与水平加速度峰值的比值为1.531,超过目前常用的比值2/3;与远断层地震动相比,近断层地震动对结构破坏力更大;对于同一分析模型,脉冲型地震作用下的基础动力阻抗计算值与地震作用下的计算值相差很小,冲击荷载作用下基础动力阻抗的计算方法能准确

关键词：振动台模型试验土-结构动力相互作用数值分析方法基础动力阻抗近断层地震动自发破裂过程

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钢框架—桩（筏）基础结构与土动力相互作用试验研究

钢框架—桩（筏）基础结构与土动力相互作用试验研究

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作者：邹新平湖南大学

学位级别：硕士

建筑物直接坐落于基岩上的情况少，大多数都建立在土层之上。地基土、基础和上部结构联系紧密，地基土的运动将会影响基础和上部结构的受力和位移，上部结构的振动也会带动下部基础与地基运动，改变地基土和基础的受力状况，反馈到上部... 详细信息

建筑物直接坐落于基岩上的情况少，大多数都建立在土层之上。地基土、基础和上部结构联系紧密，地基土的运动将会影响基础和上部结构的受力和位移，上部结构的振动也会带动下部基础与地基运动，改变地基土和基础的受力状况，反馈到上部结构的受力和位移。地基土、基础和上部结构动力相互作用（简称SSDI）广泛存在建筑结构的抗震设计中。如何有效地评估地震（特别是大地震）时SSDI效应在结构抗震设计的影响，使结构设计更加安全、经济和合理，是我国抗震研究的一项重要任务。目前国内抗震规范对考虑SSDI效应的影响比较粗糙，只是简单地采用与周期相关的折减法计算地震作用下的动力响应，并只考虑8度和9度时建造于Ⅲ、Ⅳ类场地的情况。对于Ⅱ类场地，规范并未予以考虑。事实上，当上部结构周期相对于下部场地的特征周期较小（简称相对周期比）时，SSDI效应会很大程度上影响结构的受力状况。如果简单地按照刚性地基设计，结构会存在设计过于保守或不安全两种情况。本文以研究SSDI效应为目的，在室内土槽中建立一个钢框架—桩（筏）基础模型。增减斜撑和人工质量改变上部结构的刚度和重量，形成18种不同试验工况。利用可控低频激振器激振钢框架，相应地输入高斯白噪声、El Centro波、Taft波和上海人工波。利用数据采集仪、891型放大器和941型拾振器测试钢框架的楼层动力响应。土槽中试验完成后，再把钢框架移动到刚性地基上，进行与土槽中一样的激振试验。旨在研究：考虑SSDI效应后，上部结构在不同相对周期比下，其自振周期、加速度、位移以及底部剪力的变化情况。试验结果分析表明：一、对于结构自振周期，当相对周期比T小于0.80时，随着减小，周期延长率不断增大，SSDI效应愈发明显。而当相对周期比T大于0.80时，周期延长率基本处于1.0附近，结构自振周期放大率小（均小于5%），SSDI效应不够明显。本文拟合出适合Ⅱ类场地结构考虑SSDI效应时的自振周期简化计算公式。二、对于结构底部剪力，当相对周期比小于0.70时，土槽地基中的结构底部剪力比刚性地基上小，且随着的减小，剪力折减率不断增大，可适当地减小上部结构底部剪力。而当相对周期比大于0.70时，土槽地基中上部结构底部剪力可能会比刚性地基上大，如按常规的刚性地基假定计算，结构又会存在安全隐患。本文拟合出适合Ⅱ类场地结构考虑SSDI效应且相对周期比小于0.70时底部剪力折减系数的计算公式。三、对于结构顶层位移，试验表明土槽地基中的位移峰值均较刚性地基上大。当相对周期比小于0.80时，随着减小，位移放大率不断增大；而当相对周期比T大于0.80时，顶层位移放大率小。本文拟合出Ⅱ类场地结构考虑SSDI效应时顶层位移放大系数的计算公式。

关键词：土-结构动力相互作用钢框架-桩(筏)基础模型可控低频激振器激振自振周期底部剪力位移峰值

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桩—土—上部结构动力相互作用简化分析方法研究

桩—土—上部结构动力相互作用简化分析方法研究

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作者：马文丽湖南大学

学位级别：硕士

常规的抗震设计都是基于刚性地基的假设，即假定结构物遭遇地震时，基础的位移与自由场地一致。然而，实际地震中，由于上部结构的反馈作用，使地基发生变形，引起基础相对于自由场地的平移与转动，从而改变上部结构的动力特性。因此，... 详细信息

常规的抗震设计都是基于刚性地基的假设，即假定结构物遭遇地震时，基础的位移与自由场地一致。然而，实际地震中，由于上部结构的反馈作用，使地基发生变形，引起基础相对于自由场地的平移与转动，从而改变上部结构的动力特性。因此，对于高层建筑，尤其是软土地基上的高层建筑，抗震设计时有必要考虑土—结构相互作用对结构反应的影响。而桩基础又是目前软土地基上的高层建筑通常采用的一种基础形式，基于上述原因，本文针对桩—土—结构动力相互作用简化分析方法进行了研究。本文所做的研究工作主要有以下几个部分： 1．采用简单子结构法建立了桩—土—结构动力相互作用的计算模型。其中，地基土—桩系统采用弹簧、阻尼器以阻抗的形式作用在桩承台上，其阻抗值采用单桩阻抗和桩间动力相互作用因子求取；上部结构简化为质量串模型。 2．相互作用体系中，由于土与上部结构的阻尼特性相差很大，整个相互作用体系的阻尼矩阵非正交，从而使得求解困难。为此，本文基于上部结构具有正交振型的假设，采用振型分解法对耦联方程进行解耦。该法在求解土与结构动力相互作用问题时与基础固定时的频域分析一致，只需调整地震输入，就可得到问题的解答，使相互作用分析简化。 3．由于群桩阻抗具有强烈的频率相关性，当考虑上部结构的非线性时，桩—土—结构相互作用分析无法在时域内直接求解。为此，本文提出了群桩阻抗的集总参数模型，采用一系列与频率无关的弹簧、阻尼器对桩基阻抗进行模拟，从而使桩—土—非线性结构动力相互作用分析简便，能够直接与现有的时程分析方法相结合。 4．本文针对桩基—剪切型结构进行算例分析，以考察地震输入、上部结构刚度、高度以及地基土剪切波速对结构响应的影响。

关键词：土-结构动力相互作用 .振型分解地震反应集总参数模型

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考虑土与结构接触效应的动力相互作用分析

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建筑技术开发 2007年第1期34卷 32-34,31页

作者：张继松鄢磊杨路中国联合工程公司杭州310022

采用动力有限元时程分析方法,利用大型通用有限元软件MARC,对土-桩基础-框架结构相互作用的接触效应问题进行了数值研究,以野外大比例桩基础框架模型为算例,探讨了在地震荷载作用下土-桩基础-框架结构三维接触效应。结果表明考虑接触效... 详细信息

采用动力有限元时程分析方法,利用大型通用有限元软件MARC,对土-桩基础-框架结构相互作用的接触效应问题进行了数值研究,以野外大比例桩基础框架模型为算例,探讨了在地震荷载作用下土-桩基础-框架结构三维接触效应。结果表明考虑接触效应后,结构柱子上的弯矩、剪力、内力明显减小。对结构附近的土体作用也有一定的影响,影响很小,可以忽略不计。计算表明强震作用下动力时程分析计算时应考虑接触效应。

关键词：土-结构动力相互作用接触地震反应分析

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土-桩-框架结构动力相互作用非线性有限元模拟

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沈阳建筑大学学报（自然科学版） 2008年第3期24卷 428-432页

作者：何益斌夏栋舟黄欣荣闫岩湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 辽宁北华房地产开发有限公司辽宁沈阳110025 湖南大学建筑学院湖南长沙410082

目的用有限元方法研究土-桩-框架结构动力相互作用动力反应效应.方法以AN-SYS程序为工具和平台,选用符合实际工作机理的Davidenkov地基模型并定义其参数,利用ANSYS的重启动分析方法、采用APDL参数设计语言编制程序来实现对土体材料的非... 详细信息

目的用有限元方法研究土-桩-框架结构动力相互作用动力反应效应.方法以AN-SYS程序为工具和平台,选用符合实际工作机理的Davidenkov地基模型并定义其参数,利用ANSYS的重启动分析方法、采用APDL参数设计语言编制程序来实现对土体材料的非线性及动力本构模型的模拟;同时利用ANSYS中Combin14单元模拟黏弹性边界,以此建立人工边界来模拟辐射阻尼效应;并提出集成阻尼矩阵的方法,解决结构和地基土阻尼不同而导致的阻尼耦合的问题.结果通过算例对土-桩-框架结构进行ANSYS分析,考虑土的非线性、接触边界非线性以及阻尼的耦合问题,研究了不同性质地基土的非线性以及不同上部结构对整个体系动力特性的影响,并与已有实验研究结果进行对比分析.结论结果表明提出的有限元方法能很好的模拟整个相互作用体系的非线性效应,为工程实践与设计提供重要的理论依据.

关键词：土-结构动力相互作用非线性 ANSYS APDL参数设计动力反应

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土-结构动力作用体系混合试验研究进展与探讨

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中国公路学报 2020年第12期33卷 105-117页

作者：禹海涛李衍熹同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 同济大学地下建筑与工程系上海200092

土-结构相互作用机制的研究通常需要借助试验方法来检验相关分析理论和模拟方法的合理性。混合试验是一种结合物理试验与数值模拟各自优势的试验方法,近年来发展迅速并逐渐向应用研究拓展,而土-结构作用体系是混合试验的一个重要应用领... 详细信息

土-结构相互作用机制的研究通常需要借助试验方法来检验相关分析理论和模拟方法的合理性。混合试验是一种结合物理试验与数值模拟各自优势的试验方法,近年来发展迅速并逐渐向应用研究拓展,而土-结构作用体系是混合试验的一个重要应用领域。首先根据不同子结构对象对试验进行分类,分别归纳总结土体数值域-结构试验域、土体试验域-结构数值域、地层特性混合试验这3类土-结构作用体系混合试验的研究进展。从多跨桥梁结构、浅埋基础框架结构等传统土-结构作用体系,到液化场地桩基、海洋自升式平台、隧道-桩基-地上结构等复杂土-结构作用体系,混合试验为不同类型的土-结构动力作用体系的相互作用机制均提供了有效探究手段。笔者团队在强震作用下地下结构动力混合试验模拟方面的研究工作包括:在OpenSees-OpenFresco平台构建地下结构混合试验框架,以大开车站为例对试验框架进行验证,并对不同加载边界条件下的混合试验精度进行评价。研究结果表明:虚拟混合试验结果与纯数值模拟结果吻合良好;反弯点加载边界与完备加载边界的试验精度在小震工况(0.12g)下十分接近,但在大震工况下(0.58g)偏差较大。最后探讨了目前土-结构作用体系混合试验研究存在的共性问题,以期为今后混合试验的研究重点指明发展方向。

关键词：隧道工程混合试验综述土-结构动力相互作用数值子结构试验子结构地下结构抗震

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不同基础形式下土-结构动力相互作用的数值研究

不同基础形式下土-结构动力相互作用的数值研究

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作者：赵云峰同济大学

学位级别：硕士

该文对在不同基础形式下的土-结构动力相互作用问题进行了数值计算与分析.文中采用限元方法,对在地震作用下群桩基础和箱形基础的动力反应进行了计算,研究了侧向边界等因素对相互作用体系地震反应的影响,其有关成果已被结构-地基动力相... 详细信息

该文对在不同基础形式下的土-结构动力相互作用问题进行了数值计算与分析.文中采用限元方法,对在地震作用下群桩基础和箱形基础的动力反应进行了计算,研究了侧向边界等因素对相互作用体系地震反应的影响,其有关成果已被结构-地基动力相互作用体系的振动台模型试验方案采用;利用Kausel的层土动力Green函数,通过表面基础算例,探讨了半空间地基的层土模拟问题.

关键词：不同基础形式土-结构动力相互作用三维有限元法层土动力Green函数边界模拟

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空间结构-地基动力相互作用的三维时域数值分析方法

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工程力学 2009年第8期26卷 143-149,160页

作者：唐敢陈少林王法武丁海平东南大学土木工程学院江苏南京210096 南京航空航天大学土木工程系江苏南京210016 中国地震局工程力学研究所黑龙江哈尔滨150080 苏州科技大学土木工程学院江苏苏州215011

将土-结构动力相互作用问题引入到空间结构的抗震研究中,以ANSYS为上部空间结构计算平台;以FORTRAN为下部结构的计算平台,采用集中质量显式有限元和透射人工边界模拟地基无限域,建立包含土、基础、空间结构在内的整体三维模型,采用显-... 详细信息

将土-结构动力相互作用问题引入到空间结构的抗震研究中,以ANSYS为上部空间结构计算平台;以FORTRAN为下部结构的计算平台,采用集中质量显式有限元和透射人工边界模拟地基无限域,建立包含土、基础、空间结构在内的整体三维模型,采用显-隐式相结合的方法进行时程分析,从而建立一种空间结构-地基动力相互作用的三维时域直接分析方法。可以采用不同的时间步距分别计算上部、下部结构,以提高计算效率;空间结构的非线性可通过较为成熟的ANSYS有限元软件进行考虑。通过集中质量模型和四点支承正放四角锥网架算例,验证了该方法的可行性和正确性。

关键词：空间结构土-结构动力相互作用显-隐式方法人工边界 ANSYS软件

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地震波斜入射下考虑场地非线性、地形效应和土结动力相互作用的大跨连续刚构桥地震响应分析

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工程力学 2017年第4期34卷 32-41页

作者：王笃国赵成刚中国地震灾害防御中心北京100029 北京交通大学土建学院北京100044 桂林理工大学土木与建筑工程学院桂林541004

基于多源叠加粘弹性人工边界和等效线性化理论,建立了SV波斜入射下考虑场地非线性、地形效应和土-结构动力相互作用的大跨结构动力响应分析计算方法。该文首先给出了SV波斜入射下非线性场地的自由场等效线性化求解方法,然后利用ANSYS有... 详细信息

基于多源叠加粘弹性人工边界和等效线性化理论,建立了SV波斜入射下考虑场地非线性、地形效应和土-结构动力相互作用的大跨结构动力响应分析计算方法。该文首先给出了SV波斜入射下非线性场地的自由场等效线性化求解方法,然后利用ANSYS有限元软件对一座5跨连续刚构桥和场地建立了有限元模型,计算了考虑场地非线性情况下不同入射角、不同地形和不同场地刚度工况下连续刚构桥的动力响应。计算结果表明:桥墩轴力随着入射角的增大而增大,剪力则随着入射角的增大而减小;局部地形不规则程度对桥梁结构内力放大效应有所不同,地形变化越剧烈,放大效应越明显;土体刚度对考虑土-结构动力相互作用的桥梁结构动力响应有较大影响,土体越软,土-结构动力相互作用效应越明显。

关键词：地震响应分析斜入射场地非线性地形效应土-结构动力相互作用场地刚度

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地震波斜入射下考虑局部地形影响和土结动力相互作用的多跨桥动力响应分析

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工程力学 2011年第11期28卷 237-243页

作者：郜新军赵成刚刘秦北京交通大学土建学院北京100044 郑州大学土木工程学院河南郑州450001 黄河科技学院土木工程系河南郑州450000

在地震工程研究中同时考虑局部地形效应和土与结构动力相互作用对结构动力响应的影响是一个困难的问题。该文基于多源粘弹性人工边界理论,利用通用有限元程序ANSYS建立了一种可以同时考虑地震波入射角度、土与结构动力相互作用及局部地... 详细信息

在地震工程研究中同时考虑局部地形效应和土与结构动力相互作用对结构动力响应的影响是一个困难的问题。该文基于多源粘弹性人工边界理论,利用通用有限元程序ANSYS建立了一种可以同时考虑地震波入射角度、土与结构动力相互作用及局部地形效应等因素影响的有限元分析模型。利用这一模型对一座5跨连续梁桥进行了动力响应分析,结果表明:结构内力随着地震波入射角度的变化而变化;地形效应的影响使桥梁结构局部存在内力放大效应;不考虑土-结构动力相互作用有可能较小的估计结构的内力;同时土的物理性质对土-结构动力相互作用也有一定的影响。

关键词：多跨桥梁地震反应分析多源粘弹性人工边界土-结构动力相互作用局部地形效应地震波斜入射土体物理性质

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