检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：张洪翔南京航空航天大学

学位级别：硕士

波浪-流联合作用下结构的响应分析是海工结构研究的重要课题。海工结构在波流作用下的倒塌往往与海床地基失效有关,因此,在波浪-流外荷载作用下考虑饱和海床-结构动力相互作用十分必要。本文主要实现了一种波浪-流联合作用下饱和海床-... 详细信息

波浪-流联合作用下结构的响应分析是海工结构研究的重要课题。海工结构在波流作用下的倒塌往往与海床地基失效有关,因此,在波浪-流外荷载作用下考虑饱和海床-结构动力相互作用十分必要。本文主要实现了一种波浪-流联合作用下饱和海床-结构相互作用的分析方法。具体工作如下:(1)基于有限体积方法采用Fluent流体计算软件对二维波浪-流传播进行了模拟分析。构造二维数值水槽模型,入口处采用UDF自编函数进行速度造波,气液相边界采用VOF方法进行追踪,在出口区设置源项函数进行消波。对微幅波和有限振幅波进行模拟计算,提取波浪、波浪+顺流和波浪+逆流三种工况下入口处和出口区的液面高度与解析解对比,验证了二维波浪-流的造波可行性和准确性。(2)在二维波流数值模拟的基础上,进一步讨论了三维波流数值模拟技术,为海工结构分析提供波流荷载。基于平板物理水槽实验,对其进行三维数值水槽建模分析,计算流体对平板底部的浮托力,并与水槽实验结果对比,初步验证了三维水槽造波的可行性。进一步采用某跨海桥梁模型主墩区结构进行波浪-流荷载模拟分析,计算了不同潮差条件(即地表有、无冲刷)下不同水位高度(即常遇水位和百年一遇水位)时桥墩结构的浮托力和桩水平力等,与物理水槽实验数据进行对比,验证了三维波流数值模拟的有效性。(3)采用Biot多孔介质模型,通过集中质量显式有限元结合多次透射人工边界分析了三维波浪-流荷载作用下饱和海床的动力响应。分别考虑饱和土为线性和非线性两种情形,利用“扩展Masing”法则修正下的Davidenkov骨架曲线模型来描述饱和土骨架非线性,分析了不同波浪-流工况下饱和海床的响应。(4)通过自编FORTRAN程序实现波浪-流联合作用下三维饱和海床-结构相互作用的整体分析,并对某实际跨海桥梁进行了分析。采用集中质量显式有限元方法结合多次透射边界进行饱和海床模拟,采用隐式时步积分方法进行上部结构分析,两者可采用不同时间步距,通过基础对土体和结构进行耦合。对某实际跨海桥梁的桥墩模型进行了分析,表明了该方法的实用性。

关键词： VOF方法波浪-流联合作用跨海桥梁饱和海床-结构相互作用显-隐式积分方法

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SH波斜入射时三维结构-土-结构相互作用分析

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地震工程与工程振动 2017年第1期37卷 81-90页

作者：陈少林常梦利南京航空航天大学土木工程系江苏南京210016

本文实现了SH波斜入射时三维结构-土-结构动力相互作用分析。半无限土体采用集中质量显式有限元结合透射人工边界进行分析;结构经有限元离散后,采用Newmark隐式积分方法进行分析;刚性基础的响应采用显式积分方法计算。通过算例,分析了... 详细信息

本文实现了SH波斜入射时三维结构-土-结构动力相互作用分析。半无限土体采用集中质量显式有限元结合透射人工边界进行分析;结构经有限元离散后,采用Newmark隐式积分方法进行分析;刚性基础的响应采用显式积分方法计算。通过算例,分析了相邻结构存在与否、结构间距、结构大小、结构前后位置、SH波入射角度对基础和结构地震响应的影响。结果表明:(1)SH波入射角度对结构-土-结构相互作用有较大影响,随着入射角度的增大,高频段的干涉和遮挡效应较为明显;(2)两相邻结构中,大结构对小结构的影响较大,小结构对大结构影响较小;(3)当考虑结构-土-结构相互作用时,不仅结构自身各个自由度之间的运动存在耦合,而且通过土体的联系,相邻结构的各个自由度之间也存在耦合。(4)通过地震记录或地脉动测试获取结构自振特性时,应考虑相邻结构的影响,避免混淆。

关键词：结构-土-结构相互作用透射边界地震波集中质量显式有限元显-隐式积分方法

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桩基础情形下相邻结构动力相互作用影响分析

桩基础情形下相邻结构动力相互作用影响分析

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作者：伏焱南京航空航天大学

学位级别：硕士

在我国城市化进程的不断加快,城市居住人口逐渐增多,为了解决城市中日渐增长的人口对土地的需求,大量的高层甚至超高层建筑不断的涌现,相邻建筑之间的间距也不断减少。当这些地方发生地震时,相互作用不仅存在于建筑自身与基础之间,也存... 详细信息

在我国城市化进程的不断加快,城市居住人口逐渐增多,为了解决城市中日渐增长的人口对土地的需求,大量的高层甚至超高层建筑不断的涌现,相邻建筑之间的间距也不断减少。当这些地方发生地震时,相互作用不仅存在于建筑自身与基础之间,也存在于相邻的建筑间。研究分析这种相互作用的影响规律和作用机理,对实际工程的指导意义重大。本文考虑桩基础情形时相邻结构之间的相互作用影响,主要工作如下:(1)运用显示有限元方法结合透射人工边界模拟土体和桩基,结构采用隐式时步积分方法,承台采用显式积分格式,实现了桩基础情形的土-结相互作用分析和结构-土-结构相互作用分析。(2)编制了桩基础动力刚度分析的程序,分析桩基础的有关参数对基础动力刚度的影响,并与Kynia的解析解进行对比,验证分析方法的有效性。(3)桩-土-结构之间的相互作用影响参数研究。通过理论分析,确定影响桩-土-结构相互作用的10个无量纲参数,建立了26种工况的三维桩-土-结构相互作用的计算模型,详细研究了SH波垂直入射时10个无量纲参数对桩-土-结构相互作用的影响规律。(4)桩基础情形时相邻结构相互作用影响因素研究。建立了6个不同的三维结构-土-结构相互作用计算模型,采用所提出的方法对SH波、P波、SV波入射时结构的响应进行了分析,分析了间距、排列方式、结构相对大小以及地震波入射角度对结构-土-结构相互作用的影响。(5)对本文工作进行了总结,并提出了今后待研究的工作。

关键词：桩-土-结构相互作用显-隐式积分方法有限元法多次透射人工边界结构-土-结构相互作用地震波

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饱和土—基础—结构动力相互作用分析

饱和土—基础—结构动力相互作用分析

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作者：赵宇昕南京航空航天大学

学位级别：硕士

地震波入射时土与结构动力相互作用分析是地震工程领域的重要问题。基于问题的复杂性,过往的研究大多将地基土考虑为干土。而在实际工程中,土体中经常充满孔隙水,孔隙水对土层的地震反应影响较大,进而影响支撑于其上的基础和上部结构的... 详细信息

地震波入射时土与结构动力相互作用分析是地震工程领域的重要问题。基于问题的复杂性,过往的研究大多将地基土考虑为干土。而在实际工程中,土体中经常充满孔隙水,孔隙水对土层的地震反应影响较大,进而影响支撑于其上的基础和上部结构的响应。因此,有必要考虑饱和土-基础-结构动力相互作用问题。本文将三维土-基础-结构动力相互作用分析方法推广到饱和地基情形,并对饱和地基上的相互作用进行了简要探讨。本文的主要工作如下:(1)基于Biot模型,推导并实现了传递矩阵方法用于饱和成层土体在地震波入射时的反应分析。通过数值算例,验证了该方法的有效性,发现和初步阐明了计算中出现的两类违背因果律(即响应先于输入)的现象,据此得到了满足因果律的参数范围,该范围可作为实际计算时的一个上界。(2)采用时空分区显-隐式异步算法,通过FORTRAN程序实现了三维饱和土-基础-结构相互作用的时域直接分析方法,通过与显-隐式同步算法的对比算例,验证该异步算法在满足精度的前提下,可较大提高计算效率。(3)实现柔性基础情形的饱和土-基础-结构动力相互作用分析。通过算例对比,考量刚性基础数值模拟过程的合理性与柔性基础计算失稳问题。(4)将干土统一到饱和土的计算框架中,进一步实现了干土与饱和土混合情形时的土-结构动力相互作用分析,使得问题的模拟更贴近实际工程(如考虑地下水位情形)。通过算例对比了饱和土地基、干土地基、干土覆盖饱和土地基情形时,土-结构相互作用对基础和结构响应的影响,结果表明地下水位对基础和结构响应的影响较大。(5)基于不规则加卸载准则的修正Davidenkov模型,考虑饱和土骨架的非线性特性,以一三维饱和土体及一框架结构与饱和土体相互作用问题为算例,分别考虑饱和土体为线性和非线性情形,对比分析了非线性对饱和土体、基础和结构反应的影响。

关键词：饱和土土-结构相互作用显-隐式积分方法自由场柔性基础地下水位土骨架非线性

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一种三维饱和土-基础-结构动力相互作用分析方法

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力学学报 2016年第6期48卷 1362-1371页

作者：陈少林赵宇昕南京航空航天大学土木工程系南京210016

地震波入射时土与结构动力相互作用分析是地震工程领域的重要问题.由于问题的复杂性,以往的研究大多考虑地基土为干土情形.而实际工程中,土体中经常充满孔隙水,土层往往是含水层或部分含水层.孔隙水对土层的地震反应影响较大,进而影响... 详细信息

地震波入射时土与结构动力相互作用分析是地震工程领域的重要问题.由于问题的复杂性,以往的研究大多考虑地基土为干土情形.而实际工程中,土体中经常充满孔隙水,土层往往是含水层或部分含水层.孔隙水对土层的地震反应影响较大,进而影响支撑于其上的基础和上部结构的响应.因此,有必要考虑饱和土-基础-结构动力相互作用问题.基于此,土体采用Biot模型,利用集中质量显式有限元方法并结合多次透射人工边界进行模拟;结构经有限元离散后,采用Newmark隐式时步积分方法进行分析,可通过ANSYS等有限元软件实现;基础假定为刚性,采用显式时步积分进行求解;土体和结构(及基础)可分别采用不同的时间步距;通过FORTRAN程序实现了三维饱和土-基础-结构系统在地震作用下的整体分析.从饱和多孔介质动力微分方程出发可知,干土是饱和土的特殊情形,通过将流体体积模量及孔隙率置为零,可将饱和土退化到干土,从而将干土统一到饱和土的计算框架中,通过土-结构相互作用算例对此进行了验证,进一步实现了干土与饱和土混合情形时的土-结构动力相互作用分析,使得问题的模拟更贴近实际工程(如考虑地下水位情形).通过算例对比了饱和土地基、干土地基、干土覆盖饱和土地基(考虑地下水位)情形时,土-结构相互作用对基础和结构响应的影响,结果表明地下水位对基础和结构响应的影响较大.

关键词：土-结构动力相互作用饱和多孔介质显-隐式积分方法人工边界条件地震响应分析

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地震波斜入射时相邻结构相互作用影响研究

地震波斜入射时相邻结构相互作用影响研究

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作者：常梦利南京航空航天大学

学位级别：硕士

在经济高速发展和城市化进程加快的今天,土地资源愈加紧张,不仅建筑日益密集,且有高层甚至超高层建筑不断出现。发生地震时,不仅建筑自身与地基土之间存在相互作用,而且相邻建筑间也会有相互作用存在。认清这种相互作用的影响规律和作... 详细信息

在经济高速发展和城市化进程加快的今天,土地资源愈加紧张,不仅建筑日益密集,且有高层甚至超高层建筑不断出现。发生地震时,不仅建筑自身与地基土之间存在相互作用,而且相邻建筑间也会有相互作用存在。认清这种相互作用的影响规律和作用机理,对实际工程的指导意义重大。本文的主要工作如下:(1)提出了一种考虑结构-土-结构相互作用的三维结构地震响应分析方法,并通过编程加以实现。(2)土-结构相互作用影响参数研究。通过理论分析,确定了影响土-结构相互作用的六个无量纲参数。建立了14个不同的三维土-结构相互作用计算模型,采用所提出的方法分别分析了其在不同入射角度的SH波、P波、SV波作用下的响应,详细研究了六个无量纲参数对土-结构相互作用的影响规律。与二维情形不同,三维土-结构相互作用基础各运动分量间存在明显耦合。(3)相邻结构间的相互作用影响因素研究。建立了7个不同的三维结构-土-结构相互作用计算模型,采用所提出的分析方法对不同入射角度的SH波、P波、SV波作用下的结构响应进行了分析,主要讨论了基础间距、排列方式、结构大小等因素的影响。并发现通过土体的联系,结构的自振特性会反映在与之毗邻的结构的响应中。(4)最后,本文计算了两个框架结构在相邻结构存在与否两种情况下的响应,验证了上述结论,由此表明,本文提出的方法可用于进行三维结构-土-结构相互作用分析。与Luco等的二维稳态解相比,本文得出的三维暂态解答对实际工程的指导意义更大。

关键词：土-结构相互作用显-隐式积分方法有限元法多次透射人工边界结构-土-结构相互作用地震波

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地震波斜入射时土—基础—桥梁相互作用分析

地震波斜入射时土—基础—桥梁相互作用分析

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作者：金晶南京航空航天大学

学位级别：硕士

在地震作用下,不仅桥梁结构自身与地基土之间存在相互作用,而且相邻基础间也会有相互作用存在。研究分析这种相互作用的作用机理和影响规律,对桥梁抗震具有重要意义。本文的主要工作如下:(1)本文运用显式有限元方法结合透射人工边界模... 详细信息

在地震作用下,不仅桥梁结构自身与地基土之间存在相互作用,而且相邻基础间也会有相互作用存在。研究分析这种相互作用的作用机理和影响规律,对桥梁抗震具有重要意义。本文的主要工作如下:(1)本文运用显式有限元方法结合透射人工边界模拟土体,结构采用隐式时步积分方法,提出了一种分析三维土-结构动力相互作用的高效时域直接法。通过坐标变换,可以考虑地震波以空间角度(以两个角度描述)入射情形。(2)采用所提出的方法,模拟了单跨桥模型在三种不同的地震波(SH波、P波和SV波),不同入射角度情形时的土-结相互作用响应,分析了13种工况下单跨桥的运动规律。由于入射波行波效应,端墙和基础呈现出三种非常有特点的运动形式即对称运动、反对称运动和挥舞运动。这些运动形式决定了入射波结束后,桥梁自由振动的主要振型。(3)分析了入射波类型、入射角度、桥梁与土体相对刚度、基础与被基础替代土体质量比、桥梁与被基础替代土体质量比等因素的影响,并通过示例阐示了地震波斜入射时土-桥梁相互作用的效应。(4)建立了高原大桥土-结相互作用的三维模型,通过示例证明本文采用的方法可以计算更加复杂的桥梁模型。

关键词：地震波土-基础-桥梁相互作用显-隐式积分方法有限元法多次透射人工边界桥梁抗震

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