一、地震作用下成层地基中结构物的动力响应(论文文献综述)
彭泽文[1](2021)在《橡胶颗粒土层状地基挡土墙地震动力响应分析方法与规律研究》文中指出随着我国经济的高速发展,铁路、公路里程迅速增加。截至2020年末,我国铁路总营运里程、高铁营运里程、公路总里程均位居世界第一。同时,我国是个地震高发国家,作为生命线工程的铁路、公路两侧挡土墙起着保证交通线路安全运行的重要作用,一旦破坏将导致巨大的经济和人员损失。不同于地上结构,地下结构的地震动力响应与结构周围土体的变形密切相关,而不是仅与结构惯性力本身有关,因此土体与地下结构的相互作用是地下结构抗震的必要考量因素。目前,已有的挡土墙地震动力响应研究大都采用分层法和基于物部冈部理论的拟静力法和拟动力法,这些方法均存在不能考虑挡土墙和土相互作用的问题,且目前的研究在考虑墙后土体时大都假设墙后土体为均质土,很少考虑实际工程中较为常见的层状土地基。已有的研究表明,层状土地基对结构的地震动力响应有不利影响,针对层状土地基中挡土墙的地震动力响应展开研究对其抗震设计至关重要。鉴于此,本文开展的研究工作和取得的主要研究成果如下:(1)采用Pasternak双参数地基模型模拟层状土地基、Euler–Bernoulli梁模拟挡土墙建立了地震作用下层状地基中挡土墙的动力位移控制方程,通过引入Vallabhan提出的的迭代算法推导得到Pasternak双参数地基模型中地基土弹簧系数和剪切系数的表达式。将采用本文方法得到的墙体侧向位移与前人得到的结果对比,吻合度较高,充分证明了本文方法的可行性和正确性。(2)震后调查报告显示,软弱土地基的存在会对地上、地下建构筑物造成不利影响,而实际工程中地基常分布有软弱土层,目前尚未探明其对挡土墙的影响。本文通过设计不同的挡土墙后软夹层厚度、埋深和土层模量比,进一步明确了软夹层的不同存在条件对挡土墙地震反应的影响规律。(3)在明确层状地基中软夹层的存在会对挡土墙的地震响应产生不利影响后,将废弃橡胶轮胎粉碎后得到的橡胶颗粒与土混合所得到的橡胶颗粒-土混合料用作软弱地基的处理,探索了换填橡胶颗粒土提升挡土墙抗震性能的可行性,分析了橡胶颗粒含量、换填位置以及墙土柔度比变化对挡土墙地震动力响应的影响规律。
邱明兵[2](2021)在《水平地震作用下桩土相互作用效应研究》文中研究说明本文采用分离模型,分别考虑桩的运动相互作用和惯性相互作用,用试验获得的相位差求二者矢量和。对运动相互作用,基于弹性地基梁模型研发双弹簧反应位移法,计算桩侧土压力增量和桩身位移、弯矩、剪力。对惯性相互作用,采用成熟的m值法。试验方面,配合振动台10t的载荷量,设计和制作了粘弹性边界,可较好消除模型箱的边界效应,实现无限地基的震动模拟。设计和制作了高位和低位弹性质点体系,研究了不同频率结构的上部质点和场地位移的相位差规律。在振动台试验的基础上,拟合试验位移值,以实测桩身弯矩为基准,利用双弹簧反应位移法,反演获得土弹簧刚度值;并且进行了多工况验证,分析和试验数据的规律吻合度较高。主要结论有:1、叠层剪切箱增加粘弹性边界后,可明显调整试验土层位移幅值和曲线形态,以及加速度幅值。2、桩两侧土压力增量时程呈现反相,一侧达到正向峰值时,另一侧达到负向峰值。正向峰值大于负向峰值。3、压力盒测量的压力值是增量值,是与位移相关的物理量。正动土压力值是由土颗粒压缩产生的接触力增量。负压力值是桩主动侧卸载所致,是压力负增量,具有明确物理含义。应用到双弹簧反应位移法中,主动侧弹簧表现为负刚度。4、通过双弹簧反应位移法反演的试验桩侧土弹簧刚度,被动侧为12MPa/m,落在相关规范取值(3~15MPa/m)范围内。振动台试验土层平均剪应变2.7x10-3,与对应的实际场地平均应变8.2x10-3在同一数量级,达到实际场地平均应变的33%,较为接近。因此,振动台试验反演的土弹簧刚度具有工程实际意义。5、实测相位分析表明,长周期结构质点振动相位与场地土相位的差值均大于90°;短周期结构质点振动相位与场地土相位的差值大部分小于90°,小部分大于90°。偏于保守的,长周期结构的两个相互作用矢量和可以用SRSS法代替,短周期结构矢量和用代数和代替。6、实测相位分析表明,桩身应变与场地位移保持同步。双弹簧反应位移法符合基桩动力响应机理,可用于地震作用下桩土运动相互作用的接触力和桩身效应增量计算分析。
王芳[3](2021)在《非基岩场地对核安全结构抗震性能影响的研究》文中指出随着核电厂的快速发展,适宜核电站建设的岩性地基场地已日益稀缺,非基岩场地不得不成为储备厂址。地震是影响核电厂安全运行的主要外部威胁之一,核电厂的抗震安全性一直是业界研究的重点。与岩性地基场地条件相比,非基岩场地上核安全结构的地震响应有更多的因素及不确定性影响,许多影响还未被人们所认知。因此,探究非基岩场地上核安全结构的地震响应特征和评估地震作用下非基岩场地上核安全结构的抗震安全性是当前非基岩场地上核电工程建设研究的重点。本文结合实际工程中的核安全结构系统地研究了非基岩场地上核安全结构抗震分析的关键问题,包括非基岩场地的地震动输入、非基岩场地上核安全结构的地震响应特征、土层特性的影响、埋置效应、上部土体的脱离效应、侧向回填土效应、以及对不满足设计要求的场地进行换填处理等方面的问题,取得了一些具有科学意义和工程应用价值的研究成果。本文的主要研究内容和研究进展如下:(1)介绍了国内外最新的核安全厂房抗震分析的有关标准,指出了非基岩场地上结构地震响应分析的输入运动的位置;对比了基岩场地和非基岩场地上不同刚度的核安全相关厂房结构的地震响应,探究了非基岩场地上核安全结构的响应特征和规律,分析了非基岩场地核安全结构竖向地震响应偏大的原因。结果表明对于非基岩场地上的结构,地震动的水平分量也会导致厂房结构的竖向地震响应增大,非基岩场地上核安全厂房的地震响应对基底土层的动力特性和土层分布更敏感。(2)探讨了不同剪切波速和不同的土层厚度对核安全厂房结构地震响应的影响。结果表明:随着土层剪切波速的增大,即土层刚度增大,土-结构系统的刚度增大,结构楼层反应谱的峰值加速度对应的主频向高频段移动;在相同剪切波速下,随着土层厚度的增加,结构响应峰值加速度所对应的频率逐渐减小,谱形低频段移动,土-结构系统的整体刚度降低;土层厚度对结构响应加速度反应谱的峰值和零周期值有放大作用,当土层厚度到达一定界限值后,结构地震响应的峰值加速度土随着土层厚度的增加开始减小。只有当土层较软,厚度足够大,才能体现土层对结构竖向地震响应的高频隔振效应。(3)分析了埋置结构响应计算的有效输入地震动,研究了不同场地的埋置深度、埋置比、上部土体脱离对结构地震响应的影响;建立了带有侧向回填土的结构模型,对比了不同侧向回填土对结构地震响应的影响。研究结果表明:结构、结构基础下部的土体以及结构周围的埋置土体三者之间存在显着的能量传递和动力相互作用,组成了一个土-结构系统,这个系统的刚度和阻尼决定了地震时核安全结构的动力响应;建议在进行土-结构相互作用分析时,如果厂房结构作为埋置结构来计算,则应考虑土体上部和结构之间分离;侧向回填土的特性和宽度对水平方向和竖直方向的结构地震响应均有影响。(4)对比了不同方法计算得到的地震动基础输入谱,分析了非基岩土层对基础输入谱和结构的楼层反应谱的放大效应,提出了地基换填处理的数值分析模型,即将地基换填部分作为结构的一部分来处理;验证了用素混凝土换填的地基可以作为基岩来处理的计算方式;对比了级配砂石地基换填和素混凝土换填两种地基处理对上部结构地震响应的影响。研究表明级配砂石换填是适用的,土体水平换填范围的大小对于上部结构的地震响应影响较小。
戴凯鑫[4](2020)在《移动和瞬态荷载作用下饱和土体和衬砌相互作用研究》文中认为近年来,随着我国经济的快速发展和日益加快的城市化进程,城市交通面临着巨大的压力,各大城市为了改善城市交通的拥堵,缓解交通线的密集,积极开展了一系列地铁和隧道工程的修建。但是隧道内外部的动力荷载对隧道衬砌以及周围土体产生的振动影响不容忽视,因此研究动力荷载作用下土体和衬砌相互作用规律具有重要意义。本文采用理论分析加数值算例的方法对移动和瞬态荷载作用下土体和衬砌相互作用开展了相关研究,具体研究工作包括以下几点:(1)采用波函数法给出了移动点源作用下成层半空间中圆形衬砌隧道动力响应的解析闭合解,其中圆形衬砌隧道模拟为中空圆柱体,隧道周围土体模拟为含有圆形孔洞的半空间,衬砌结构和土体均为黏弹性介质。利用平面波和柱面波矢量波函数间的变换特性解决直角坐标系和柱坐标系的转换问题,并最终通过施加地表和隧道-土体界面处的位移、应力边界条件完成整个模型的解析求解。此解析解可为地铁列车环境振动问题提供一套高效准确的分析方法,并可作为其他数值方法的基准解。(2)引入黏弹性边界模型,研究了三种瞬态荷载形式下黏弹性边界上径向刚度系数Kr和阻尼系数Cr对饱和土体和衬砌的径向位移、应力的影响。基于Biot波动理论,建立饱和土体的波动方程,将衬砌视为弹性介质,建立衬砌的控制方程,采用Laplace变换以及数值逆变换方法求得各个表达式在Laplace变换域内以及时域内的解。取退化条件下的黏弹性边界参数,和完美黏结边界条件下土体径向位移和应力进行对比,验证了黏弹性边界条件下解答的正确性,并分析了突加荷载、阶跃荷载和三角脉冲荷载下,不同Kr与Cr值对饱和土体和衬砌结构动力响应的影响。(3)基于VB混合物理论,将非饱和土视为准饱和多孔介质,对比分析了准饱和土中不同饱和度下土体、衬砌位移和应力响应,并着重研究了衬砌-土体不同接触边界条件对动力响应的影响。将非饱和土波动方程简化为准饱和土动力控制方程,并转换为位移表达形式,运用Laplace变换在变换域内求解准饱和土和衬砌波动方程,利用黏弹性边界、衬砌内表面力与位移关系求得各个表达式的未知数,通过数值算例分析讨论了不同土体饱和度下衬砌和土体振动响应规律,可为瞬态荷载作用下土体和衬砌相互作用动力分析提供理论依据。
尹超[5](2020)在《地震作用下土质边坡拉剪破坏研究》文中认为地震诱发边坡滑动破坏是地震灾难中最常见的次生灾害之一,由地震诱发山体滑坡造成的道路交通阻塞,会严重延误和阻碍地震初期的生命抢救和抗震救灾工作,从而造成不可挽回的损失。因此开展地震边坡的破坏研究具有十分重要的研究意义。土质边坡在地震作用下发生破坏实质上是一种近场非线性波动问题,既受到近场地震动影响,又受到复杂的地形地貌特征和场地地质条件的影响,表现出显着的场地、材料非线性、空间非一致性等效应。目前,对土质边坡在地震作用下的破坏特征和破坏形式尚不明确,计算分析地震边坡时采用的形状缺少相关认识,不利于土质边坡安全评价和抗震分析。因此,本文针对土质边坡的破坏机理和地震响应进行分析,建议了在计算地震边坡时需要采用的边坡形状,阐明了土质边坡在地震作用下发生的拉剪破坏形式和破坏特征,并给出了非线性地基下边坡的拉剪破坏特点和完整的非线性场地地震边坡破坏计算流程。主要研究工作如下:1.在近场波动有限元方法的框架内,开展了土体材料拉剪强度及地震动输入方法两方面的理论研究。(1)将建立在?-?空间中的拉剪联合强度准则数值化,并对该强度准则的奇异点进行抹圆化处理;采用隐式向后欧拉算法建立了拉剪联合强度屈服面的积分表达式;最后通过数值算例分别对拉剪联合强度屈服面的偏平面和子午面进行验证。(2)结合黏弹性人工边界,建立了二维半空间均质场地以及二维半空间成层场地的平面波倾斜输入方法,并简化了斜入射地震波在边界节点的复杂添加过程,实现了均质场地和成层场地输入平面波的自动化添加。2.基于近场波动有限元方法,分析了边坡地形的场地效应,讨论了地震边坡计算时采用的边坡形状,确定了地震作用下边坡的拉剪破坏特征,建立了完整的非线性地震边坡拉剪破坏计算流程,给出了基于非线性地基的边坡拉剪破坏特征和地震响应规律。(1)开展了对边坡地形场地效应的研究。讨论了地震波类型、地层分布特性及边坡尺寸等因素对场地效应的影响,重点分析了地震波斜入射下边坡尺寸对场地效应的影响,为下文研究地震边坡拉剪破坏特征奠定了基础。(2)确定了地震边坡计算中采用的边坡形状。根据场地效应和地震动反应谱定量分析了静力计算中常用的单面坡形状和本文提出的双面坡形状对地震边坡的影响,指出单面坡形状由于缺少一侧坡面导致放大效应减小,地震响应特征周期缺失。(3)重点分析了地震边坡的破坏特征。明确了地震作用下边坡坡顶附近呈现的拉剪破坏特征,揭示了材料强度准则拉剪应力区对地震边坡破坏分析中的重要影响,讨论了地震波斜入射下边坡的拉剪破坏特征。(4)建立了完整的非线性地基地震边坡破坏的计算流程。通过将边坡体假设为“构筑物”对边坡和地基分别进行处理,探讨了基于非线性地基的边坡在地震作用下的拉剪破坏特征。
吴小锋[6](2020)在《风机单桩基础地震响应超重力模型试验研究》文中认为我国地处环太平洋地震带和地中海-喜马拉雅山地震带,是世界上地震活动最强烈和地震灾害最严重的国家之一,已建和拟建的风电场主要分布在“三北”区域及东部沿海。风机采用基于水平变形控制的设计原则,目前对于地震作用下风机基础动力响应方面的认识还不够全面,随着风机从陆地向近海的发展,复杂多变的极端海洋环境使得风机的抗震设计在以下几个方面面临一定的挑战:风机长期不间断受到风、浪、流等水平荷载,当受到地震作用时已存在的初始水平环境荷载对整个风机系统和基础周边土体的地震响应是否会产生影响;海上风机基础周围土体长期受到波流冲刷侵蚀,基础周围容易形成局部冲刷坑。当风机受到地震作用时,这种已经形成的局部冲刷坑对风机基础动力特征及地震响应会产生多大影响;地震由前震、主震、余震这一地震序列组成,传统的研究主要侧重在基础主震方面的响应,对于在整个地震序列中风机单桩基础动力响应演变过程并不清楚,其动力特性在整个地震序列中是否存在与设计值偏离的现象亟需进行界定。本文采用ZJU-400超重力振动台开展了风机单桩基础的物理模拟研究,基于超重力相似性准则制备了与现场风机一阶自振频率相似的离心模型,浇筑了干砂地基、水平饱和砂地基以及具有局部冲刷坑的饱和砂地基,研发了超重力环境下的柔性水平荷载施加装置,开展了一系列超重力试验。主要研究成果如下:(1)对比分析了干砂地基和饱和砂地基中风机单桩基础及其桩周土体动力响应的差异,揭示了超静孔隙水压力发展对单桩基础及桩周土体动力响应的影响。针对地震作用下风机单桩基础动力响应演变问题,分析了一地震序列中单桩基础及其土体动力特性的地震响应演化规律,揭示了地震历史对桩周土体超静孔隙水压力发展、应力-应变、剪切模量演变的影响,阐释了桩周土体动力特性演化是单桩基础自振频率、水平位移、内力以及桩-土相互作用变化的重要因素;(2)针对初始水平荷载下单桩基础响应问题,对比分析了有初始水平荷载和无初始水平荷载工况下动力响应的差异,揭示了初始水平荷载效应影响桩顶水平位移发展模式的内在作用机理。发现了初始水平荷载下桩前土体超孔压发展在地震过程中存在着抑制现象,结合数值模拟分析了桩前土单元应力状态与这种抑制现象的内在联系。通过编写了加速度反演应力-应变曲线程序,获取了单桩基础在静-动连续加载过程中的p-y曲线,揭示了初始水平荷载效应对桩-土相互作用的影响规律;(3)针对单桩基础局部冲刷问题,对比分析了有局部冲刷坑和无局部冲刷坑下单桩基础地震响应的差异性,探讨了局部冲刷效应对桩身内力及变形、桩周土体动力特性产生影响的内在机理。通过计算推导了动力p-y曲线,揭示了局部冲刷效应对桩-土相互作用影响的规律;(4)编写了三轴循环剪切单元体试验Tcl运行代码,评估了多重屈服面模型在模拟初始静剪应力效应方面的适用性。通过OpenSees数值软件编写了相关运行代码,模拟了初始水平荷载下单桩基础在LEAP下的地震响应,并与试验结果进行了对比分析。结合试验和数值计算结果,将超静孔隙水压力对p-y曲线的弱化效应引入到双曲线p-y模型中,构建了极限土反力、地基反力初始模量与超孔压比的关系,建立了能反映超孔压弱化效应的大直径单桩基础p-y曲线。通过非线性Winkler地基梁模型建立了初始环境荷载下单桩基础震后水平位移预测模型和简化模型,并验证了该模型的有效性。
张悦豪[7](2020)在《考虑土-结构相互作用的复建式地下结构地震反应分析》文中指出近年来,随着地下结构的建设和发展规模不断扩大,以及各种形式和用途的地下结构的出现,人们越来越重视其抗震安全性能。目前地上结构的抗震已有广泛的研究,相比之下,地下结构的抗震研究则不够成熟。地下结构在地震过程中的动力反应相较于地上结构存在较大的不同。地上结构的地震反应,结构自身的惯性起主要作用,而地下结构由于围岩土体的包裹,其地震反应主要是由结构周围土体的运动决定。在2019年4月实施的《地下结构抗震设计标准》中,指出复建式地下结构属于地下结构的一类,指含有相连地上部分的一类地下结构,需对其进行整体抗震分析,目前对于复建式地下结构的地震反应研究较少。文章通过有限元软件ANSYS建立了含有地下室的框架结构来模拟复建式地下结构,考虑土-结构动力相互作用,对其进行地震作用下的三维动力反应分析,研究复建式地下结构的地震动力反应,主要内容如下:1.归纳总结了地下结构抗震的研究背景、研究现状和研究方法,介绍了研究地下结构的地震反应所采用的土-结构动力相互作用的数值分析方法,对采用整体有限元方法进行地下结构抗震分析时需要解决的几个问题进行了阐述。2.介绍了有限元软件ANSYS进行结构分析的理论基础,包括动力平衡方程的建立和求解,土体和结构的本构关系,结构体系的阻尼方程,无限域人工边界的数值模拟方法,地震动的选取和等效输入。3.基于波动理论确定粘弹性人工边界的弹簧和阻尼系数,编写了集中粘弹性人工边界;基于自由场反应得到地震动等效输入时的相关参数,包括位移、速度和应力,并通过ANSYS的APDL语言编写批量输入程序。通过一个三维表面源问题算例验证粘弹性人工边界的有效性,通过一个自由场反应算例验证地震动等效输入程序的正确性。分别研究了不同地震动条件下和不同场地土体条件下的自由场地震反应特性,为后文研究复建式地下结构做基础。4.基于前文的理论基础和程序,建立土-结构动力相互作用模型,对结构进行了地震反应分析。分析了地震动加速度的幅值和频谱对结构地震反应的影响。由分析知,复建式地下结构地下部分相对地上部分安全,在低烈度地震作用下,基于结构层间位移角判断结构属于弹性变形阶段,高烈度地震作用下结构进入塑性状态,中柱顶与顶板位置处主应力幅值最大,最大内力出现在地下室顶板与地下室侧墙连接处。地震动加速度的频谱会影响结构的地震反应,采用加速度反应谱的卓越频率对应的地震影响系数可以较好地反映频谱特性对地下结构的地震反应的影响,当地震影响系数相近时,加速度反应谱的卓越频率越接近结构基频,结构各截面地震反应越明显。分析了不同结构体系材料特性的影响,相比于改变结构的弹性模量,土体的弹性模量对结构的变形影响更大,改变土体的材料特性对于提高地震作用下结构的抗震性能更有益。
刘志鹏[8](2020)在《考虑接触面的可液化土-桩-结构地震响应数值模拟研究》文中提出震害调查表明,地基液化是导致震害的重要原因之一,桩基础可以有效抵抗液化带来的沉降问题,但由于处于可液化土中的基桩在地震时承受水平荷载,仍使一些桩基础破坏导致震害发生。在临海、临河城市结构物日趋密集化的情况下,给出一种针对液化地基和结构物地震响应的分析方法势在必行。本文以饱和可液化地基、桩基础和地上结构为研究对象,采用水-土完全耦合动力有限元时程分析方法进行研究。第一步,对离心机振动台试验进行原型数值模拟,深入研究交变作用下饱和可液化地基土、单桩基础和群桩基础所表现出的动力响应特性。同时,通过与离心机振动台试验结果对比,验证了所采用水-土完全耦合动力有限元时程分析方法的有效性,并对土-桩接触单元等关键影响因素展开参数分析。第二步,基于前述被验证的动力有限元时程分析方法和参数分析结果,对饱和可液化地基中四个工程场景采用数值模拟方法展开研究。四个工程场景的主要研究内容包括:(1)采用等位移边界的饱和天然地基的场地宽深比选取和地震响应;(2)可液化土-浅基础地上结构的地震响应和震后影响;(3)可液化土-桩-地上结构地震响应及震后影响;(4)盾构隧道临近可液化土-桩-地上结构的地震响应及震后影响。由于可液化地基的初始有效应力对液化的判断起着举足轻重的影响,文中给出了对这四种工程场景的地基初始有效应力的考虑方法,包括桩侧临近盾构隧道的开挖对地基初始有效应力的影响。通过上述两部分的数值模拟分析,本文详细研究了考虑土-桩接触单元的可液化地基和桩基础的地震响应特性,揭示了液化地基的加速度、超静孔压和沉降变形等规律,指出桩身体积效应和土-桩接触单元是准确模拟土-桩动力相互作用的关键因素。同时,在研究中逐渐形成一种水-土完全耦合动力有限元时程分析方法,成功应用于可液化土-桩-地上结构的地震响应分析,并包括震后地基固结变形及其对桩基础、地上结构和隧道等的影响。
赵晓光[9](2020)在《地震作用下建筑高低承台群桩基础响应规律试验研究》文中研究说明地震作用下桩基础的动力响应规律作为岩土工程中的难点问题,涉及到场地土的动力响应、土-结构相互作用、动力非线性、弹塑性等多项复杂课题。本文在已有研究成果的基础上,主要针对震害特征明显、承受水平荷载不利的高承台群桩基础动力响应规律,以埋入式低承台群桩基础作为比较对象,开展大比例尺振动台试验与数值模拟分析,揭示在一般均匀地基中桩基础的基本地震响应规律,详细分析高、低承台群桩基础在上部结构、承台、桩身以及土-结构接触状态等方面的动力响应规律及差异,取得的主要结论如下:1.在考虑桩基础与地基土相互作用时,上部结构振动能量会通过基础和地基土发生逸散向外传递(辐射阻尼效应),基础承台埋设条件会直接影响上部结构的振动特性与动力反应。由于承台和桩身外露地表,高承台群桩的辐射阻尼作用相对较小。2.相同条件下高桩承台结构的加速度峰值是低桩承台结构的1.35~1.65倍,外露段桩身的加速度峰值明放大系数约为2.0~2.4。与桩周地基土相比,地表处桩-土之间的加速度响应差异明显,地基深处桩身与土体的相对运动趋势较小,反映了桩-土-结构相互作用的影响机理。3.桩头与承台联结的嵌固效应、承台与桩身自由段的外露影响,将会显着改变桩身的地震内力分布。高承台桩身的主要弯曲危险点位于桩顶与承台连接处及地表附近处(地表以下1.5D~2.0D);低承台桩身在桩顶处内力幅值最大。承台及桩身的外露也会影响桩顶的嵌固效应,高承台桩身的受弯影响深度约在桩顶以下1.1m(18D),即地表以下0.8m(13D),而低承台桩身的受弯影响深度约在桩顶以下2.0m(33D)。4.水平地震作用下群桩基础中各基桩的荷载分配与桩身内力差异较大,角桩(前排桩)的桩身弯曲内力比边桩(内排桩)的内力大。对于高承台群桩基础,基桩内力的不均匀程度更大。地震强度的增加将放大不均匀系数。5.动土压力随结构与土体之间的相对运动趋势变化而不断消长。随着地震动强度的增加,结构物上的总土压力(包含动土压力与静力土压力)受动土压力的影响越来越大。地表附近的桩身(承台)与地基土之间的动土压力幅值更大,反映土-结构相互作用的影响程度规律。在低承台桩基础中,承台结构侧向动土压力得到一定发挥,其接触关系应考虑墙前与墙后土压力的叠加效应。6.地震动强度对响应幅值的影响最为显着。场地土体初始动剪切模量的增大,会显着降低土体以及桩身的加速度与位移响应,同时也会在一定程度上减小桩身的内力。桩-土刚度比的增加将降低桩身、承台的加速度响应,放大桩身内力。承台质量的增加主要放大桩顶处的内力幅值,上部结构质量的变化主要影响地表处桩身的内力响应。桩身出露长度的增加会显着放大承台、上部结构的加速度响应,影响桩身内力设计的控制截面位置。桩身入土深度对桩身内力的影响存在一个临界深度,当桩身入土深度增加至20D,其对桩身内力的影响已不明显。7.从实用设计角度出发,在有关地基运动引起的桩身内力有关成果基础上,考虑桩土刚度比、结构惯性作用、桩身出露长度等多因素影响,引入可以反映惯性作用与运动作用耦合方式的关联系数,推导出一个适用于一般均匀地基中桩身最大弯矩的估算公式,为桩基抗震设计的简化计算提供参考。
张奎[10](2020)在《水下地基场地地震动分析方法及其应用》文中提出水下地基场地的地震动力响应研究已经成为海洋结构地震响应分析及水下工程开发的热点方向,它既可以为海洋场地地震小区划提供依据,也可以为水下管线、海底隧道等水下结构的地震反应分析奠定基础,更可以为保证该类地下结构的安全建设和运营提供科学支持。目前,水下地基场地动力响应的计算主要是将水下饱和土层假定为单相介质,这忽视了饱和土体固液两相间惯性、黏性及其耦合作用的特性,尽管有一些利用Biot饱和多孔介质波动理论分析饱和土体动力响应的研究成果,但多集中在土性参数本身对整体动力响应的影响上,而未考虑水深和水下软土层等不同情况的影响,且饱和土的研究多局限在线弹性的范围内,一系列实验和理论研究均表明土是一种强非线性的材料,即使在很小的地震力作用下也会表现出很强的非线性,因此有必要考虑饱和土层的非线性效应。另一方面,水下隧道的动力研究大多利用计算流体力学(CFD)的方法,在简化的有效应力法的基础上考虑了水层的影响,这并不能模拟出水与饱和土体和饱和土体自身的流固耦合作用。此外,相比于水下隧道横断面,纵向刚度较小跨度较大,其纵向更容易受到地震引起的地面空间非一致运动的影响,导致其内力和变形在纵向上有很大的差异,因此,水下隧道的纵向动力特性的研究值得引起重视。本文依托于国家重点基础研究发展计划(973计划),主要针对水下地基场地地震动分析方法及应用展开研究,并取得了一些初步的研究成果:(1)建立了水下单层饱和土地基场地模型,得到了平面波入射下水下单层饱和土地基场地动力响应的解析解。水下单层饱和土地基场地包含基岩、饱和土层和水层3种不同性质的介质,分别假定为不透水的单相弹性介质、水饱和多孔介质和理想可压缩流体。基于单相弹性介质、Biot饱和多孔介质和理想流体弹性波动理论,利用波动分析法,建立了平面P波和SV波斜入射时水下单层饱和土地基场地的波幅方程组,得到了水下地基场地波动问题的位移和应力频域解析表达式,并与现有的文献进行了动孔隙水压力结果的对比,验证了方程组的正确性。根据解析解,分析了在饱和土层参数和入射波角度及频率变化时,水深对场地位移和应力频域响应的影响规律。(2)建立了水下成层饱和土地基场地模型,在水下单层饱和土地基场地动力响应解析解的基础上,得到了平面波入射下水下成层饱和土地基场地动力响应的解析解。基于Biot饱和多孔介质波动理论,根据成层饱和土层间位移和应力的边界条件,通过位移势函数表达式建立了成层土的波幅方程组;再将成层土的波幅系数矩阵及未知波幅列向量分别组装到水下单层饱和土的波幅系数矩阵及未知波幅列向量中,形成了水下成层饱和土地基场地的整体波幅系数方程组和未知波幅系数矩阵。通过与现有文献结果的对比,验证了计算方法的正确性。利用解析解,结合水深变化,研究了平面P波和SV波斜入射时软土层的厚度及埋深对位移频域响应的影响规律。(3)基于成层饱和介质场地的一维化时域算法,建立了水下地基场地地震动一维化时域算法,分别考虑了阻尼的影响和扩展到了二维自由场地的计算中。通过与水下成层饱和土地基场地的解析解进行对比,验证了一维化方法的正确性。将Rayleigh阻尼引入到水下地基场地的一维化时域方法中,考虑了阻尼的影响,并与利用频域阻尼的对应原理和傅里叶变换得到时域的理论解进行对比,研究了Rayleigh阻尼应用于水下地基场地一维化方法的可行性;并利用行波传播的规律,将其扩展至二维自由场地的计算中,通过对比时域的理论解验证了合理性。(4)基于等效线性化方法近似考虑了水下饱和土体的非线性效应,建立了平面波斜入射时水下成层饱和土地基场地的非线性分析方法。在本文建立的平面波斜入射时水下成层饱和土地基场地动力响应的解析解的基础上,利用等效线性化方法,建立了可以考虑饱和土非线性效应的计算方法,并将水下成层土场地退化为成层单相场地并选取了EERA软件说明手册的计算实例,通过土层表面的加速度时程曲线与EERA计算的结果进行了对比,验证了水下成层饱和土地基场地等效线性化迭代计算方法的正确性。利用该方法研究了地震动强度、水深以及软土层厚度对场地非线性加速度响应的影响规律。(5)基于纵向整体式反应位移法,利用等效线性化方法近似考虑了水下饱和土体的非线性效应,建立了水下隧道纵向动力特性分析方法。首先采用水下成层饱和土地基场地的等效线性化方法,考虑了水下隧道围岩的非线性效应,得到了水下自由场地的非线性位移响应时程;然后利用隧道的纵向整体式反应位移法,确定最不利时刻的输入位移,结合ABAQUS有限元软件建立了自由场地模型,得到了等效地震荷载,作用于ABAQUS有限元软件建立的土层-隧道相互作用模型上;最后,计算和分析了天津波和唐山波入射下,水下地基场地中水深、饱和土的刚度、地震动强度与隧道的刚度对水下隧道纵向动力特性的影响规律。
二、地震作用下成层地基中结构物的动力响应(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、地震作用下成层地基中结构物的动力响应(论文提纲范文)
(1)橡胶颗粒土层状地基挡土墙地震动力响应分析方法与规律研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 挡土墙地震动响应研究现状 |
1.2.2 废弃轮胎橡胶颗粒的研究现状 |
1.3 存在的问题 |
1.4 本文的主要工作和技术路线 |
1.4.1 本文的主要工作 |
1.4.2 本文的技术路线 |
第二章 基于 Pasternak 模型的层状地基中挡土墙动力位移求解 |
2.1 引言 |
2.2 基本理论介绍 |
2.2.1 地震与地震波 |
2.2.2 地基模型 |
2.2.3 复刚度和复刚度阻尼 |
2.2.4 平面应变问题 |
2.3 计算模型 |
2.4 层状地基的自由场侧向位移求解 |
2.5 挡土墙的侧向位移求解 |
2.6 Pasternak地基模型的双参数求解 |
2.7 挡土墙的结构内力 |
2.8 计算结果与验证 |
2.9 本章小结 |
第三章 层状地基中软夹层对挡土墙地震响应的影响 |
3.1 引言 |
3.2 计算工况和土层参数 |
3.3 软夹层埋深的影响 |
3.4 软夹层土体模量变化的影响 |
3.5 软夹层厚度变化的影响 |
3.6 本章小结 |
第四章 橡胶颗粒土改善挡土墙抗震性能初探 |
4.1 引言 |
4.2 计算工况和橡胶颗粒土参数 |
4.3 数值模型的建立与验证 |
4.3.1 多层土-挡土墙整体模型建立 |
4.3.2 土体本构 |
4.3.3 挡土墙混凝土本构模型 |
4.3.4 分析步边界条件转换和粘弹性边界以及荷载 |
4.3.5 模型验证 |
4.4 墙土相对柔度对挡土墙地震动力响应的影响规律 |
4.5 橡胶颗粒含量对挡土墙地震动力响应的影响规律 |
4.6 橡胶颗粒土换填位置对挡土墙地震响应的影响 |
4.7 本章小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 本文结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
作者简历及硕士学习阶段的科研成果 |
致谢 |
(2)水平地震作用下桩土相互作用效应研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.1.1 桩基础地震响应的惯性相互作用与运动相互作用 |
1.1.2 桩土动力相互作用试验研究概述 |
1.1.3 桩-土运动相互作用理论研究概述 |
1.1.4 张建民等任意侧向位移下挡土墙地震土压力理论 |
1.1.5 地震动土压力沿深度分布的测试规律既有资料整理 |
1.2 与本课题相关的3 台桩基振动台试验 |
1.2.1 成层土中桩基与复合地基地震作用下振动台试验研究 |
1.2.2 桩端嵌固效应对桩基础的抗震性能影响研究 |
1.2.3 高承台桩基础的抗震性能研究 |
1.2.4 目前测试动土压力遇到的几个问题总结 |
1.3 本文主要研究内容 |
1.3.1 研制粘弹性边界剪切箱 |
1.3.2 双弹簧反应位移法 |
1.3.3 动土压力 |
1.3.4 土弹簧刚度系数 |
1.4 技术路线与创新点 |
1.4.1 技术路线 |
1.4.2 创新点 |
第2章 双弹簧反应位移法 |
2.1 反应位移法 |
2.1.1 反应位移法的研究概况 |
2.1.2 反应位移法建模 |
2.1.3 地基弹簧刚度的确定 |
2.1.4 地表峰值水平位移的选用 |
2.1.5 惯性力计算 |
2.2 双弹簧反应位移法模型 |
2.2.1 反应位移法的建模假定 |
2.2.2 双弹簧反应位移法数学模型 |
2.2.3 不同边界条件下的位移求解 |
2.2.4 与传统反应位移法比较 |
2.2.5 弹簧刚度沿深度线性增长的解 |
2.3 均匀场地桩身效应的算例 |
2.3.1 桩顶自由,桩端自由 |
2.3.2 桩顶自由,桩端嵌岩 |
2.3.3 桩顶水平滑动,桩端自由 |
2.3.4 桩顶水平滑动,桩端嵌岩 |
2.3.5 下硬上软渐变土层反应位移法算例 |
2.4 成层土的反应位移法 |
2.4.1 线性粘弹性成层土的稳态地震反应 |
2.4.2 成层土的双弹簧反应位移法数学模型 |
2.4.3 成层土场地桩身效应的算例 |
2.4.4 流滑土中反应位移法 |
2.5 本章小结 |
第3章 小尺寸原型桩振动台试验设计 |
3.1 引言 |
3.2 试验目的和几个试验重点 |
3.3 试验设备 |
3.4 粘弹性边界剪切箱设计 |
3.4.1 叠层剪切试验箱粘弹性边界改进 |
3.4.2 粘弹性边界的参数确定 |
3.4.3 叠层框架与刚架设计与制作 |
3.5 试验方案设计 |
3.5.1 小尺寸原型桩基结构设计 |
3.5.2 质量块与弹性质点 |
3.5.3 模型土性质 |
3.5.4 传感器的选用与布置 |
3.6 地震波的选择与加载工况 |
3.6.1 地震波种类 |
3.6.2 加载工况 |
3.7 本章小结 |
第4章 试验结果与分析 |
4.1 概述 |
4.1.1 拟合反演与验证的思路 |
4.1.2 场地位移测量和分析要点 |
4.1.3 场地加速度测量和分析要点 |
4.1.4 桩侧动力土压力增量测量和分析要点 |
4.1.5 应变测量重点 |
4.1.6 相位测量和分析要点 |
4.1.7 两个相互作用的矢量和 |
4.1.8 位移形态管 |
4.1.9 桩顶嵌固与绑扎SAA影响 |
4.2 模型试验体系振动特征 |
4.2.1 空土模型试验体系振动特征 |
4.2.2 模型地基振动特征 |
4.2.3 剪切波速 |
4.2.4 轻型动力触探 |
4.3 有边界数据规律与分析 |
4.3.1 场地加速度特征 |
4.3.2 场地位移特征 |
4.3.3 桩侧压力增量 |
4.3.4 有边界小震孔隙气体压力增量 |
4.3.5 峰值和相位值 |
4.3.6 位移、加速度与土压力增量的时程关系 |
4.3.7 桩身应变特征 |
4.4 无边界数据规律与分析 |
4.4.1 场地加速度特征 |
4.4.2 场地位移特征 |
4.4.3 桩侧压力增量 |
4.4.4 孔隙气体压力增量 |
4.4.5 峰值和相位值 |
4.4.6 位移、加速度与土压力增量的时程关系 |
4.4.7 桩身应变 |
4.5 边界条件和加速度的影响对比 |
4.5.1 剪切箱位移 |
4.5.2 场地加速度 |
4.5.3 桩两侧增量压力增量差 |
4.5.4 位移、加速度与土压力增量的时程关系 |
4.6 补充试验及分析 |
4.6.1 补充试验说明 |
4.6.2 压力增量时程分析 |
4.6.3 位移分析 |
4.7 桩侧土弹簧刚度反演与验证 |
4.7.1 拟合与反演 |
4.7.2 小直径桩验证 |
4.7.3 群桩验证 |
4.7.4 反演及验证总结 |
4.8 成层土弹簧刚度反演 |
4.8.1 成层土振动台试验概况 |
4.8.2 成层土振动台试验场地位移 |
4.8.3 成层土振动台试验桩身应变特征 |
4.8.4 成层土弹簧刚度反演 |
4.9 叠层质量块体系试验分析 |
4.9.1 工况5 应变规律 |
4.9.2 工况17-1应变规律 |
4.9.3 工况19-1应变规律 |
4.9.4 两个相互作用的相位分析 |
4.9.5 拟合与验证 |
4.10 高低位弹性质点体系 |
4.10.1 位移规律 |
4.10.2 加速度规律 |
4.10.3 工况28-1应变规律 |
4.10.4 工况30-1应变规律 |
4.10.5 惯性相互作用与运动相互作用的相位分析 |
4.10.6 高低质量块试验验证 |
4.11 EL-C波作用下桩身应变规律 |
4.12 本章总结 |
4.12.1 位移规律 |
4.12.2 加速度规律 |
4.12.3 土压力增量规律 |
4.12.4 两个相互作用相位差 |
4.12.5 基桩变形机理与双弹簧反应位移法刚度取值 |
4.12.6 试验安装经验 |
第5章 双弹簧反应位移法工程应用示例 |
5.1 前言 |
5.2 项目条件 |
5.2.1 工程概况 |
5.2.2 勘察条件 |
5.2.3 结构条件 |
5.3 桩基础抗震设计 |
5.3.1 抗震设计基本规定和参数 |
5.3.2 惯性相互作用计算 |
5.3.3 运动相互作用计算 |
5.3.4 两个作用效应最大值组合及评价 |
5.3.5 小结 |
第6章 结论及展望 |
6.1 主要结论 |
6.2 工作展望 |
参考文献 |
附录图1 |
附录图2 |
附录图3 |
附录图4 |
附录图5 |
精彩瞬间 |
在学期间发表的文章和专利 |
在学期间参加的主要科研课题 |
致谢 |
(3)非基岩场地对核安全结构抗震性能影响的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外相关研究进展 |
1.2.1 国内核安全结构抗震分析进展 |
1.2.2 国外核安全结构抗震分析进展 |
1.3 土-结构动力相互作用的分析方法 |
1.3.1 土-结构动力相互作用分析研究概述 |
1.3.2 直接法和子结构法 |
1.3.3 柔性体积子结构法 |
1.4 本文主要研究思路与内容 |
第二章 非基岩场地核安全厂房的地震响应研究 |
2.1 引言 |
2.2 非基岩场地地震动合理输入位置的相关规范要求 |
2.3 SSI分析的地震输入运动 |
2.4 场地地震动参数 |
2.5 核安全厂房的特点和结构模型 |
2.6 非基岩场地和基岩场地结构地震响应对比 |
2.6.1 基础底板的结构响应 |
2.6.2 三个方向地震输入下的楼层地震响应 |
2.6.3 非基岩场地不同地基情况下的地震响应 |
2.7 本章小结 |
第三章 土层特性对核安全结构地震响应的影响 |
3.1 引言 |
3.2 场地土层参数的选取 |
3.3 结构模型和地震输入 |
3.4 剪切波速对结构地震响应的影响分析 |
3.4.1 核岛结构 |
3.4.2 A厂房结构 |
3.5 土层厚度对结构地震响应的影响分析 |
3.5.1 核岛结构 |
3.5.2 A厂房结构 |
3.6 土层厚度对结构加速度反应谱的峰值的影响 |
3.7 本章小结 |
第四章 深埋和侧向回填土对核安全厂房地震响应的影响 |
4.1 引言 |
4.2 场地条件 |
4.3 埋置结构的输入运动 |
4.4 埋置效应 |
4.4.1 埋置结构的计算模型 |
4.4.2 基础底部为硬岩的埋置分析 |
4.4.3 基础底部为硬土的埋置分析 |
4.4.4 埋置深度(埋置比)的影响 |
4.5 上部土体脱离影响的考虑 |
4.5.1 侧向土为岩石的场地 |
4.5.2 侧向土为软土的场地 |
4.6 侧向回填土的影响 |
4.6.1 侧向回填土模型的验证 |
4.6.2 埋置土为硬岩时侧向回填土的动力影响 |
4.6.3 埋置土为软土时侧向回填土的动力影响 |
4.7 本章小结 |
第五章 非基岩场地地基处理的数值模拟及优化设计 |
5.1 引言 |
5.2 厂房结构和土层参数 |
5.3 非基岩土层的放大效应 |
5.3.1 基础底部的输入谱 |
5.3.2 土层反应的放大 |
5.4 地基土置换处理数值模拟 |
5.4.1 地基土用素混凝土置换的计算模型 |
5.4.2 用素混凝土置换至中风化岩层 |
5.4.3 用素混凝土置换至强风化和砾砂层 |
5.4.4 地基土用级配砂石置换 |
5.5 换填范围的影响 |
5.5.1 换填土的场地反应分析 |
5.5.2 换填土范围对上部结构的影响 |
5.6 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历 |
参加的研究项目 |
发表的学术论文 |
计算机软件着作权 |
附录 |
附录1 |
附录2 |
(4)移动和瞬态荷载作用下饱和土体和衬砌相互作用研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 课题背景 |
1.2 研究现状 |
1.2.1 地下移动荷载引起的地基振动与动力响应研究 |
1.2.2 瞬态荷载下圆形衬砌隧道动力响应研究 |
1.2.3 准饱和土中土体和衬砌相互作用研究 |
1.3 研究路线 |
1.4 研究内容 |
第二章 移动荷载下成层半空间中圆形衬砌隧道的动力响应 |
2.1 引言 |
2.2 计算模型 |
2.3 控制方程与求解 |
2.4 数值结果与讨论 |
2.4.1 模型验证 |
2.4.2 荷载速度的影响 |
2.4.3 土体材料阻尼的影响 |
2.4.4 地基成层的影响 |
2.4.5 地下水位的影响 |
2.5 小结 |
第三章 瞬态荷载和黏弹性边界下圆形衬砌隧道的动力响应 |
3.1 引言 |
3.2 Biot波动理论 |
3.3 计算模型 |
3.4 控制方程及求解 |
3.4.1 饱和土控制方程及求解 |
3.4.2 衬砌控制方程及求解 |
3.5 边界条件 |
3.6 数值算例分析 |
3.6.1 算例验证 |
3.6.2 边界系数对位移响应的影响 |
3.6.3 边界系数对应力响应的影响 |
3.6.4 观察点距离对土体位移响应的影响 |
3.7 小结 |
第四章 准饱和土中黏弹性边界下圆形衬砌隧道的动力响应 |
4.1 引言 |
4.2 VB理论与Biot理论的对比 |
4.3 准饱和土波动理论 |
4.4 计算模型 |
4.5 控制方程及求解 |
4.5.1 准饱和土控制方程及求解 |
4.5.2 衬砌控制方程及求解 |
4.6 边界条件 |
4.7 算例分析 |
4.7.1 饱和度对位移和应力响应的影响 |
4.7.2 不同饱和度下观察点距离的影响 |
4.7.3 不同边界系数下饱和度的影响 |
4.8 小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.1.1 移动荷载下成层半空间中土体和衬砌相互作用分析 |
5.1.2 瞬态荷载和黏弹性边界下土体和衬砌相互作用分析 |
5.1.3 准饱和土中黏弹性边界下土体和衬砌相互作用分析 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
1 作者简历 |
2 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
学位论文数据集 |
(5)地震作用下土质边坡拉剪破坏研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 地震边坡的研究方法 |
1.3 边坡地形场地效应的研究现状 |
1.4 土体材料拉剪强度的研究现状 |
1.5 主要研究内容及技术路线 |
第2章 拉剪联合强度准则的数值实现 |
2.1 拉剪联合强度屈服面的奇异点处理 |
2.2 隐式本构积分算法 |
2.3 屈服函数和塑性势函数的导数 |
2.3.1 屈服函数的一阶偏导 |
2.3.2 塑性势函数的一阶偏导 |
2.3.3 塑性势函数的二阶偏导 |
2.3.4 抹圆部分塑性势函数的一阶偏导和二阶偏导 |
2.4 拉剪联合强度准则的数值验证 |
2.4.1 偏平面的数值验证 |
2.4.2 子午面的数值验证 |
2.5 本章小结 |
第3章 地震动输入方法研究 |
3.1 黏弹性人工边界 |
3.1.1 黏弹性人工边界的添加 |
3.1.2 黏弹性人工边界的验证 |
3.2 地震动输入方法 |
3.2.1 基于黏弹性人工边界的地震动输入方法 |
3.2.2 等效地震荷载在ABAQUS中的实现 |
3.3 均质半空间场地平面波入射方法 |
3.3.1 P波斜入射 |
3.3.2 SV波斜入射 |
3.3.3 P波和SV波垂直入射 |
3.3.4 均质半空间平面波入射的验证 |
3.4 成层半空间场地平面波入射方法 |
3.4.1 入射地震波的时间延迟 |
3.4.2 反射地震波的时间延迟 |
3.4.3 波幅转换系数 |
3.4.4 成层半空间平面波入射的验证 |
3.5 本章小结 |
第4章 边坡地形场地效应的研究 |
4.1 凸起地形场地效应的验证 |
4.2 边坡模型的场地效应分析 |
4.2.1 模型的建立和材料参数的确定 |
4.2.2 地震波类型对场地效应的影响 |
4.2.3 地层分布对场地效应的影响 |
4.2.4 边坡尺寸对场地效应的影响 |
4.3 本章小结 |
第5章 边坡形状对地震响应影响的研究 |
5.1 模型的建立和材料参数的确定 |
5.2 不同边坡形状场地效应对比 |
5.2.1 坡高变化下不同边坡形状的差别 |
5.2.2 坡宽变化下不同边坡形状的差别 |
5.2.3 坡角变化下不同边坡形状的差别 |
5.3 不同边坡形状地震动反应谱对比 |
5.3.1 坡高变化下不同边坡形状的差别 |
5.3.2 坡宽变化下不同边坡形状的差别 |
5.3.3 坡角变化下不同边坡形状的差别 |
5.4 本章小结 |
第6章 地震作用下边坡拉剪破坏的研究 |
6.1 问题布局 |
6.1.1 模型的建立和材料参数的确定 |
6.1.2 初始地应力平衡 |
6.2 拉剪强度对边坡破坏的影响 |
6.3 地震波入射角和拉剪强度对边坡破坏的影响 |
6.4 边坡尺寸和地震波入射角对边坡破坏的影响 |
6.5 本章小结 |
第7章 非线性场地的边坡地震响应分析 |
7.1 等效线性化方法 |
7.1.1 时域等效线性化方法的建立 |
7.1.2 时域等效线性化方法的验证 |
7.2 非线性地震边坡分析 |
7.2.1 非线性地基下拉剪强度对边坡破坏的影响 |
7.2.2 非线性地基下地震波入射角对边坡破坏的影响 |
7.2.3 线性地基下地震波入射角对边坡破坏的影响 |
7.3 本章小结 |
第8章 结论与展望 |
主要研究成果 |
论文的创新点 |
本文不足之处及展望 |
参考文献 |
附录 拉剪联合强度准则的推导 |
作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
学位论文数据集 |
(6)风机单桩基础地震响应超重力模型试验研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.1.1 初始水平荷载对风机基础地震响应的影响 |
1.1.2 局部冲刷效应对风机基础地震响应的影响 |
1.1.3 地震序列对风机基础地震响应的影响 |
1.1.4 风机系统地震作用下物理模拟的难点及挑战 |
1.2 地震作用下基础侧向震害的破坏机理及研究方法 |
1.2.1 液化场地传统桩基侧向震害的主要特征及破坏机制 |
1.2.2 液化场地传统桩基侧向地震响应分析与设计方法 |
1.3 近海风机桩基地震响应研究进展 |
1.3.1 初始水平荷载下近海桩基响应的研究进展 |
1.3.2 局部冲刷效应下桩基地震响应的研究进展 |
1.3.3 地震序列下风机桩基动力响应演变 |
1.3.4 液化场地桩基物理模拟的研究进展 |
1.4 本文的研究内容以及技术路线 |
2 风机单桩基础超重力动力模型试验 |
2.1 引言 |
2.2 ZJU-400离心机及振动台装备 |
2.3 风机单桩基础离心模型设计与标定 |
2.4 模型地基制备及传感器布设 |
2.4.1 模型地基制备 |
2.4.2 传感器布设 |
2.5 水平荷载施加装置 |
2.6 试验工况及加载流程 |
2.7 本章小结 |
3 干砂与饱和砂地基中风机单桩基础地震响应 |
3.1 引言 |
3.2 试验振动次序安排及介绍 |
3.3 试验结果及分析 |
3.3.1 台面加速度输入对比 |
3.3.2 桩周土体地震响应及分析 |
3.3.3 近海风机单桩基础的地震响应及分析 |
3.4 本章小结 |
4 初始水平荷载下风机单桩基础地震响应 |
4.1 引言 |
4.2 试验振动次序安排及介绍 |
4.3 试验结果及分析 |
4.3.1 初始水平力下桩周土体动力响应研究 |
4.3.2 初始水平荷载下单桩基础地震响应 |
4.3.3 初始水平荷载下风机单桩基础的p-y曲线研究 |
4.4 本章小结 |
5 局部冲刷效应下风机单桩基础地震响应 |
5.1 引言 |
5.2 试验振动次序安排及介绍 |
5.3 试验结果及分析 |
5.3.1 局部冲刷坑对桩周土体地震响应的影响 |
5.3.2 局部冲刷坑对单桩基础地震响应的影响 |
5.3.3 局部冲刷坑对桩-土相互作用的影响 |
5.4 本章小结 |
6 风机单桩基础动力响应数值模拟研究及预测模型 |
6.1 引言 |
6.2 OpenSees简介 |
6.3 多重屈服面本构模型验证 |
6.3.1 多重屈服面本构介绍 |
6.3.2 模型有效性单元体验证 |
6.4 初始水平荷载下的单桩基础动力响应数值模拟研究 |
6.4.1 单桩基础数值建模 |
6.4.2 数值模拟与超重力模型试验对比 |
6.5 初始水平荷载下的单桩基础震后预测模型 |
6.5.1 震后预测模型构建 |
6.5.2 震后预测简化模型 |
6.6 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 进一步研究工作建议 |
参考文献 |
作者简历及发表文章情况 |
(7)考虑土-结构相互作用的复建式地下结构地震反应分析(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 选题背景及研究意义 |
1.2 地下结构抗震研究现状 |
1.2.1 地下结构地震反应特性 |
1.2.2 地下结构破坏机制 |
1.2.3 地下结构抗震设计方法 |
1.3 地下结构抗震研究方法 |
1.3.1 原型观测 |
1.3.2 模型试验 |
1.3.3 理论分析 |
1.4 土-结构动力相互作用 |
1.4.1 数值分析方法 |
1.4.2 整体有限元分析方法涉及的几个问题 |
1.5 本文研究内容 |
2 土体-结构整体有限元分析方法 |
2.1 引言 |
2.2 动力方程 |
2.3 计算模型 |
2.3.1 材料本构关系 |
2.3.2 粘弹性人工边界 |
2.3.3 阻尼 |
2.4 地震动的选择和输入 |
2.4.1 地震波的选择 |
2.4.2 地震动等效输入数值实现 |
2.5 小结 |
3 边界条件、地震输入程序验证及自由场地震响应分析 |
3.1 引言 |
3.2 人工边界有效性的验证 |
3.3 地震动等效输入程序验证 |
3.4 一维自由场理论和程序实现 |
3.5 自由场地震反应分析 |
3.5.1 模型 |
3.5.2 不同地震动输入自由场地震反应 |
3.5.3 不同场地土特性自由场地震反应 |
3.6 小结 |
4 复建式结构地震动力反应分析 |
4.1 引言 |
4.2 有限元模型的建立 |
4.2.1 模型概况和基本假定 |
4.2.2 单元及参数 |
4.2.3 关键截面 |
4.3 地震动特性的影响 |
4.3.1 地震动幅值的影响 |
4.3.2 地震动频谱的影响 |
4.4 不同材料特性对对结构的地震响应影响 |
4.4.1 结构弹性模量的影响 |
4.4.2 地基土弹性模量的影响 |
4.5 小结 |
5 结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
(8)考虑接触面的可液化土-桩-结构地震响应数值模拟研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 研究现状 |
1.2.1 饱和地基的液化研究 |
1.2.2 可液化土-桩-结构相互作用研究 |
1.2.3 城市地铁隧道对既有建筑物的研究 |
1.3 研究内容 |
1.4 研究创新点 |
第2章 本构模型和有限元程序 |
2.1 本构模型 |
2.1.1 应力诱导各向异性交变移动模型 |
2.1.2 考虑土-桩接触分离-再闭合的接触面弹塑性本构模型 |
2.2 有限元程序 |
2.2.1 水-土两相混合体的完全耦合动态有限元方程 |
2.2.2 DBLEAVES有限元程序 |
第3章 饱和砂土地基桩基础地震响应的三维数值模拟研究 |
3.1 离心机振动台试验简介 |
3.2 饱和砂土地基单桩基础地震响应的三维数值模拟分析 |
3.2.1 有限元模型及其他参数 |
3.2.2 初始地应力与计算阶段 |
3.2.3 饱和砂土地基单桩基础小震(0.08g)地震响应分析 |
3.2.4 饱和砂土地基单桩基础大震(0.47g)地震响应分析 |
3.2.5 参数分析 |
3.2.6 土-桩分离对基桩地震响应的影响 |
3.3 饱和砂土地基多桩基础地震响应的三维数值模拟分析 |
3.3.1 多桩基础离心机模型试验的参数 |
3.3.2 有限元模型及其他参数 |
3.3.3 初始地应力与计算阶段 |
3.3.4 饱和砂土地基多桩基础中震(0.13g)地震响应分析 |
3.3.5 接触单元对桩身弯矩的影响 |
3.3.6 不同位置桩的地震响应特点 |
3.4 本章小结 |
第4章 可液化地基中土-桩-地上结构地震响应数值模拟研究 |
4.1 可液化地基中土-桩-地上结构地震响应数值模拟试验设计 |
4.1.1 引言 |
4.1.2 工程背景 |
4.1.3 输入波 |
4.2 饱和天然地基的地震响应研究(Case1) |
4.2.1 有限元模型 |
4.2.2 材料及其他基本参数 |
4.2.3 地基初始应力与计算阶段 |
4.2.4 宽深比对地基地震响应的影响 |
4.2.5 饱和天然地基的地震响应规律 |
4.2.6 小结 |
4.3 可液化土-浅基础地上结构的动力相互作用研究(Case2) |
4.3.1 有限元模型 |
4.3.2 材料参数及荷载取值 |
4.3.3 地基初始有效应力与计算阶段 |
4.3.4 可液化土-浅基础地上结构的地震响应分析 |
4.3.5 小结 |
4.4 可液化土-桩-地上结构的动力相互作用研究(Case3) |
4.4.1 有限元模型 |
4.4.2 桩基础和接触单元参数 |
4.4.3 初始地应力与计算阶段 |
4.4.4 可液化土-桩-地上结构的地震响应分析 |
4.4.5 小结 |
4.5 隧道临近可液化土-桩-地上结构的动力相互作用研究(Case4) |
4.5.1 有限元模型 |
4.5.2 材料参数及其他输入参数 |
4.5.3 边界条件 |
4.5.4 考虑盾构隧道开挖的初始地应力分析 |
4.5.5 盾构隧道临近可液化土-桩-地上结构的地震响应分析 |
4.5.6 小结 |
4.6 本章小结 |
第5章 总结与展望 |
5.1 主要结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
指导教师对学位论文的学术评语 |
学位论文答辩委员会决议书 |
附录1 应力诱导各向异性弹塑性模型的主要内容 |
附录2 土单元的初始超固结比推导过程 |
附录3 可液化土-浅基础地上结构的平面图与荷载取值 |
附录4 天然地基各宽深比有限元模型的单元网格划分 |
附录5 荷载组合讨论与地上结构的节点集中力计算过程 |
附录6 可液化土-浅基础地上结构的地基初始应力计算 |
附录7 天然地基与可液化土-浅基础地上结构的地基土层加速度时程曲线对比 |
附录8 可液化土-桩-地上结构的桩身刚度计算 |
附录9 可液化土-桩-地上结构中的地基初始有效应力计算 |
附录10 隧道临近可液化土-桩-结构在ABAQUS中的接触设置 |
致谢 |
攻读硕士期间的研究成果 |
(9)地震作用下建筑高低承台群桩基础响应规律试验研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景 |
1.2 桩基震害特点与抗震设计 |
1.2.1 桩基础震害特点概述 |
1.2.2 桩基础抗震设计方法研究现状 |
1.3 桩-土-结构动力相互作用机理的认识 |
1.3.1 桩-土-结构动力相互作用理论研究现状 |
1.3.2 桩-土-结构动力相互作用试验研究现状 |
1.4 研究内容与技术路线 |
1.4.1 本文研究目的 |
1.4.2 主要研究内容 |
1.4.3 研究的技术路线 |
1.4.4 研究的创新点 |
第2章 桩-土-结构振动台试验设计与实现 |
2.1 引言 |
2.2 试验设备 |
2.2.1 振动台系统 |
2.2.2 层状剪切试验土箱 |
2.3 模型试验相似关系 |
2.3.1 相似比关系理论研究 |
2.3.2 模型相似关系设计 |
2.4 试验方案设计与模型制作 |
2.4.1 总体试验方案设计 |
2.4.2 上部结构模型设计与制作 |
2.4.3 桩基础模型设计与制作 |
2.4.4 地基土制备装填与模型安装 |
2.5 传感器选用与布置 |
2.6 地震波选取与加载工况 |
2.6.1 地震波选取 |
2.6.2 加载工况 |
第3章 试验结果与分析 |
3.1 引言 |
3.2 试验宏观现象 |
3.3 模型试验体系的动力特性 |
3.4 模型地基的动力响应 |
3.4.1 波速分析 |
3.4.2 模型地基的边界效应分析 |
3.4.3 地基土的放大效应 |
3.4.4 地基土的滤波作用 |
3.4.5 小结 |
3.5 模型结构的动力响应 |
3.5.1 上部结构的动力响应 |
3.5.2 承台结构的动力响应 |
3.5.3 桩身结构的加速度响应 |
3.5.4 小结 |
3.6 基桩桩身内力的动力响应 |
3.6.1 桩身应变时程分析 |
3.6.2 桩身内力分析 |
3.6.3 小结 |
3.7 土-结构的接触动土压力响应 |
3.7.1 土-结构接触动土压力时程分析 |
3.7.2 桩-土接触动土压力分布规律 |
3.7.3 埋入承台结构-土接触动土压力响应 |
3.7.4 小结 |
3.8 本章小结 |
第4章 基于ABAQUS的有限元计算 |
4.1 引言 |
4.2 基于ABAQUS的运动控制方程建立 |
4.3 有限元计算模型的建立 |
4.3.1 土体的本构模型 |
4.3.2 土-结构接触关系模拟 |
4.3.3 时空网格的离散化原则 |
4.3.4 计算模型的建立 |
4.3.5 模型边界条件 |
4.3.6 计算步骤 |
4.4 计算结果与模型试验值对比 |
4.4.1 加速度时程与反应谱 |
4.4.2 桩身变形与内力 |
4.4.3 土-结构接触动土压力 |
4.5 本章小结 |
第5章 高承台桩基础响应规律的影响因素分析 |
5.1 引言 |
5.2 桩土初始刚度比的影响 |
5.3 桩身出露长度的影响 |
5.4 桩身入土深度的影响 |
5.5 承台质量的影响 |
5.6 上部结构质量的影响 |
5.7 场地土性质的影响 |
5.8 振动幅值的影响 |
5.9 本章小结 |
第6章 地震作用下均质地基中桩身最大弯矩估算研究 |
6.1 引言 |
6.2 地基运动引起的桩身弯矩计算研究现状 |
6.2.1 桩土运动一致的简化公式 |
6.2.2 考虑桩-土相互作用的简化公式 |
6.2.3 基于动力文克尔地基梁的简化公式 |
6.3 桩顶最大弯矩的简化计算公式 |
6.3.1 运动作用下的桩顶最大弯矩估算 |
6.3.2 惯性作用下的桩顶最大弯矩估算 |
6.3.3 惯性与运动两种作用的耦合估算 |
6.4 简化计算公式验证 |
6.4.1 惯性作用与运动作用耦合系数的确定 |
6.4.2 简化公式与试验及数值结果对比 |
6.5 本章小结 |
第7章 结论与展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 后续展望 |
参考文献 |
在学期间发表的主要论文 |
在学期间参加的主要科研课题 |
致谢 |
(10)水下地基场地地震动分析方法及其应用(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 选题背景及意义 |
1.2 国内外研究现状及存在的问题 |
1.2.1 水下地基场地地震动分析的研究现状 |
1.2.2 水下隧道抗震分析的研究现状 |
1.2.3 存在的问题 |
1.3 研究内容 |
1.4 论文的创新点 |
2 平面波入射下水下单层饱和土地基场地地震动解析解 |
2.1 水下单层饱和土地基场地波场分析 |
2.1.1 分析模型 |
2.1.2 波动方程 |
2.1.3 波场分析 |
2.2 交界面处边界条件 |
2.2.1 水层自由表面 |
2.2.2 水层和饱和土层交界面 |
2.2.3 饱和土层和基岩交界面 |
2.3 波幅系数方程组 |
2.4 方法验证 |
2.5 水深影响规律的研究 |
2.5.1 算例参数 |
2.5.2 位移响应的影响 |
2.5.3 应力响应的影响 |
2.6 本章小结 |
3 平面波入射下水下成层饱和土地基场地地震动解析解 |
3.1 水下成层饱和土地基场地波场分析 |
3.1.1 分析模型 |
3.1.2 第i层饱和土的波场分析 |
3.1.3 饱和土层的波幅系数方程组 |
3.2 波幅系数方程组 |
3.3 方法验证 |
3.3.1 算例1的验证 |
3.3.2 算例2的验证 |
3.4 软土层影响规律的研究 |
3.4.1 算例参数 |
3.4.2 P波作用 |
3.4.3 SV波作用 |
3.5 本章小结 |
4 水下成层饱和土地基场地的一维化时域算法 |
4.1 水下成层饱和土地基场地基本模型 |
4.2 水下地基场地一维化时域算法建立方法 |
4.2.1 水层一维化建立方法 |
4.2.2 饱和土层一维化建立方法 |
4.3 整体有限元方程的叠加 |
4.3.1 对饱和土层单元的处理 |
4.3.2 对水层单元的处理 |
4.3.3 底部人工边界及输入 |
4.4 结点动力响应表达式 |
4.5 方法验证 |
4.5.1 算例1的验证 |
4.5.2 算例2的验证 |
4.6 方法适用性的探讨 |
4.7 考虑阻尼的方法 |
4.7.1 引入方法1的验证 |
4.7.2 引入方法2的验证 |
4.8 二维扩展求解 |
4.9 本章小结 |
5 基于等效线性化法的水下地基场地非线性地震动分析 |
5.1 水下地基场地线弹性解 |
5.2 等效线性化方法 |
5.3 方法验证 |
5.4 水下地基场地非线性效应的研究 |
5.4.1 线性和非线性反应对比 |
5.4.2 水深对场地非线性响应的影响 |
5.4.3 上覆软土层厚度对场地非线性响应的影响 |
5.5 本章小结 |
6 基于纵向整体式反应位移法的水下隧道纵向动力特性分析 |
6.1 水下隧道纵向动力分析的整体式反应位移法 |
6.1.1 隧道地震动力特性的最不利时刻 |
6.1.2 确定地震等效荷载 |
6.1.3 纵向整体式反应位移法步骤 |
6.2 水下隧道纵向动力特性研究 |
6.2.1 算例参数 |
6.2.2 有限元模型 |
6.3 水下隧道纵向动力结果分析 |
6.3.1 水深的影响 |
6.3.2 饱和土刚度的影响 |
6.3.3 地震波强度的影响 |
6.3.4 隧道结构刚度的影响 |
6.4 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 主要研究结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
附录 |
作者简历及攻读硕士/博士学位期间取得的研究成果 |
学位论文数据集 |
四、地震作用下成层地基中结构物的动力响应(论文参考文献)
- [1]橡胶颗粒土层状地基挡土墙地震动力响应分析方法与规律研究[D]. 彭泽文. 华东交通大学, 2021(02)
- [2]水平地震作用下桩土相互作用效应研究[D]. 邱明兵. 中国建筑科学研究院有限公司, 2021(01)
- [3]非基岩场地对核安全结构抗震性能影响的研究[D]. 王芳. 中国地震局地球物理研究所, 2021(02)
- [4]移动和瞬态荷载作用下饱和土体和衬砌相互作用研究[D]. 戴凯鑫. 浙江工业大学, 2020(02)
- [5]地震作用下土质边坡拉剪破坏研究[D]. 尹超. 北京交通大学, 2020(03)
- [6]风机单桩基础地震响应超重力模型试验研究[D]. 吴小锋. 浙江大学, 2020(01)
- [7]考虑土-结构相互作用的复建式地下结构地震反应分析[D]. 张悦豪. 大连理工大学, 2020(02)
- [8]考虑接触面的可液化土-桩-结构地震响应数值模拟研究[D]. 刘志鹏. 深圳大学, 2020(10)
- [9]地震作用下建筑高低承台群桩基础响应规律试验研究[D]. 赵晓光. 中国建筑科学研究院, 2020(04)
- [10]水下地基场地地震动分析方法及其应用[D]. 张奎. 北京交通大学, 2020(06)