考虑土-独立基础-结构相互作用的钢筋混凝土框架结构抗震性能研究 被引量：11

1

作者 张望喜 刘睿 +2 位作者 曹亚栋 张颖波 易伟建 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2019年第4期86-97,共12页

现有钢筋混凝土(RC)框架结构抗震性能分析大多采用刚性地基假定,未考虑土-结构相互作用的影响,而在实际地震中部分结构出现了"强梁弱柱"的失效情况,与以刚性地基假定分析的预期结果不一致。本文对某6层办公楼的一榀框架进行Pu... 现有钢筋混凝土(RC)框架结构抗震性能分析大多采用刚性地基假定,未考虑土-结构相互作用的影响,而在实际地震中部分结构出现了"强梁弱柱"的失效情况,与以刚性地基假定分析的预期结果不一致。本文对某6层办公楼的一榀框架进行Pushover分析,探究了结构在刚性地基假定和考虑土-结构相互作用两种情况下的固有频率、顶点位移和塑性铰的产生和发展过程。结果表明,考虑土-结构相互作用后,RC框架结构自振周期变长,频率降低,结构顶点位移增大,结构底层柱铰增多;有效地再现了忽视土-结构相互作用而设计的框架结构在实际地震中出现"强梁弱柱"的情形,验证了在对结构进行Pushover分析时,考虑土-结构相互作用的必要性;并将动力时程分析与Pushover分析的结果进行对比,验证了Pushover分析的可行性和可信性。 展开更多

关键词 钢筋混凝土框架 抗震性能 刚性地基假定 土-结构相互作用 PUSHOVER分析 时程分析

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土-结构动力相互作用几种计算模型的比较 被引量：4

2

作者 宋贞霞 丁海平 胡颖平 《自然灾害学报》 CSCD 北大核心 2009年第5期88-93,共6页

针对目前在土-结构动力相互作用分析中基础常采用实体单元、结构采用梁单元,建模过程中经常遇到的基础和结构不同单元的连接问题,通过在基础表面添加刚臂连接单元的方法来模拟基础和结构的连接,并分析对比了实体单元、实体单元-刚臂-梁... 针对目前在土-结构动力相互作用分析中基础常采用实体单元、结构采用梁单元,建模过程中经常遇到的基础和结构不同单元的连接问题,通过在基础表面添加刚臂连接单元的方法来模拟基础和结构的连接,并分析对比了实体单元、实体单元-刚臂-梁单元、实体单元-梁单元3种模型在考虑土-结构相互作用时的动力反应,计算结果显示:采用刚臂连接单元方法的计算结果精度与实体单元的相同,但计算效率高。 展开更多

关键词 土-结构动力相互作用 刚性连接 动力分析 单元连接

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场地动力特性对土-基础相互作用的影响 被引量：1

3

作者 付佳 梁建文 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2016年第1期141-147,共7页

采用边界元法结合斜面分布荷载格林函数计算了水平层状半空间中的埋置刚性基础在入射P波,SV波和SH波作用下的动力响应,研究了场地动力特性对土-基础动力相互作用的影响。分析表明,层状半空间中土-基础相互作用的机理和均匀半空间有很大... 采用边界元法结合斜面分布荷载格林函数计算了水平层状半空间中的埋置刚性基础在入射P波,SV波和SH波作用下的动力响应,研究了场地动力特性对土-基础动力相互作用的影响。分析表明,层状半空间中土-基础相互作用的机理和均匀半空间有很大区别,且层状半空间中的土-基础相互作用大于均匀半空间中的土-基础相互作用;基础动力特性和场地动力特性较为相似,且土层厚度和刚度对基础动力响应的影响较大,而基础质量的影响则较小;土-基础相互作用的基本规律和土-基础-地上结构相互作用的基本规律相差较大,而与土-地下隧道相互作用则较为相似。 展开更多

关键词 土-基础相互作用 场地动力特性 层状半空间 刚性基础 边界元法

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考虑基础柔性的土-结动力相互作用分区显-隐式分析算法 被引量：3

4

作者 陈少林 陆新宇 赵宇昕 《自然灾害学报》 CSCD 北大核心 2020年第3期9-19,共11页

在土-结相互作用分析中,一般假定基础为刚性。这种假定在基础尺寸较小,或地震波频率较低时,有一定的合理性;但当基础尺寸大于入射地震波最小波长时,刚性基础对高频地震波具有较大的滤波作用,影响结构反应的计算精度,应该考虑基础的柔性... 在土-结相互作用分析中,一般假定基础为刚性。这种假定在基础尺寸较小,或地震波频率较低时,有一定的合理性;但当基础尺寸大于入射地震波最小波长时,刚性基础对高频地震波具有较大的滤波作用,影响结构反应的计算精度,应该考虑基础的柔性。本文考虑基础的柔性,将土-基础-结构体系进行分区计算,土体和基础采用集中质量显式有限元方法,半无限土体采用多次透射人工边界模拟,通过FORTRAN自编程序进行分析;上部结构采用隐式有限元法,可通过ANSYS进行分析;当结构采用梁单元时,通过约束方程对基础和结构进行耦合连接;结构和土体可采用不同的时间步距,实现了柔性基础情形的土-结构相互作用分区异步计算。通过与Belytschko显-隐式同步算法对比,表明本文时空分区显-隐式结合异步算法,在保证精度的前提下,可极大提高计算效率。进一步通过柔性基础和刚性基础的算例对比,验证了所模拟的最小波长远大于基础尺寸时,刚性基础假定较为合理,并简单讨论了计算中出现的失稳现象。 展开更多

关键词 土-结构动力相互作用 显-隐式结合异步算法 多次透射边界 柔性基础 刚性基础

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地铁车站洞桩法施工对地层和刚性接头管线的影响 被引量：33

5

作者 王霆 罗富荣 +1 位作者 刘维宁 李兴高 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期2533-2538,共6页

洞桩法能够较好地控制地层变形和对周边既有建(构)筑物的影响,目前已成为北京地铁暗挖车站施工的主流工法。以北京地铁10号线黄庄站工程为背景,基于地表和管线沉降的实测数据,建立"隧道-管道-土体"的三维有限元计算模型,研究... 洞桩法能够较好地控制地层变形和对周边既有建(构)筑物的影响,目前已成为北京地铁暗挖车站施工的主流工法。以北京地铁10号线黄庄站工程为背景,基于地表和管线沉降的实测数据,建立"隧道-管道-土体"的三维有限元计算模型,研究了洞桩法车站施工对地层的影响,并从沉降、变形和管-土相互作用等方面系统研究了施工对邻近刚性接头管道的影响。研究结果表明,洞桩法车站施工中导洞和扣拱施工是关键工序,这两个工序引起的地表沉降占总沉降的90%以上;刚性接头管道的沉降、变形及管道-土体差异沉降与管道和隧道相对位置关系密切相关,主要受其正下方土体开挖影响;管道变形由整个管体共同承担,地层位移使管道产生弯曲和轴向变形,建议采用应变作为管道变形控制标准。 展开更多

关键词 洞桩法 地铁车站:地表沉降 刚性接头管线:管-土相互作用 施工影响

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穿越施工中管线与土层共同变形规律分析 被引量：14

6

作者 杨成永 董烨 +2 位作者 程霖 邱美丽 张伦政 《铁道工程学报》 EI 北大核心 2020年第1期93-100,共8页

研究目的:为了解穿越工程中管线与土层的共同变形规律,建立管-土相互作用三维有限元模型,分析土体及管线刚度、新建隧道直径、管线与隧道净距对管线沉降和内力的影响。研究管线沉降和弯矩随管土刚度系数K的变化规律,提出柔性管线、弹性... 研究目的:为了解穿越工程中管线与土层的共同变形规律,建立管-土相互作用三维有限元模型,分析土体及管线刚度、新建隧道直径、管线与隧道净距对管线沉降和内力的影响。研究管线沉降和弯矩随管土刚度系数K的变化规律,提出柔性管线、弹性管线和刚性管线的管土刚度系数K判定值,给出管线最大弯矩和最大沉降的简便计算公式。进行室内离心模型试验及现场实测,将管线监测数据与数值模拟进行对比研究。研究结论:(1)管线沉降和弯矩均随管土刚度系数K的增大而减小;(2)当K<0.1时,管线为柔性管线,管线与土层能够协同变形不产生脱空,此情况下可把土层沉降当作管线沉降来计算管线内力;(3)当K>100时,管线为刚性管线,管线很容易与土层产生脱空,可采用土层反力作为荷载来计算管线内力;(4)当0.1≤K≤100时,管线为弹性管线,可能与土层产生脱空,宜通过考虑管土分离的有限元模型进行其受力分析;(5)本研究成果可为隧道施工中既有管线的安全评价提供理论依据。 展开更多

关键词 地下管线 沉降 管-土相互作用 数值模拟 离心模型试验

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土体-博物馆-展柜-文物全系统中地震传递规律研究 被引量：3

7

作者 杨维国 葛家琪 +3 位作者 李斌斌 王萌 刘佩 邹晓光 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期247-255,共9页

为得到作用在文物上真实的地震动特性,建立土体-博物馆-展柜-文物全系统模型和刚性地基(博物馆-展柜-文物)全系统模型,选取3条地震波调幅进行时程分析,通过加速度、位移和文物转角等参数分析考虑土-结构相互作用(soil-structure interac... 为得到作用在文物上真实的地震动特性,建立土体-博物馆-展柜-文物全系统模型和刚性地基(博物馆-展柜-文物)全系统模型,选取3条地震波调幅进行时程分析,通过加速度、位移和文物转角等参数分析考虑土-结构相互作用(soil-structure interaction, SSI)的影响。以Ⅱ类场地为例,分析考虑土-结构相互作用下从土体到文物的震动传递规律,为判别文物在地震作用下的安全性提供更加准确的数据支持。结果表明:对结构而言,考虑SSI使算出的地震响应偏小。对展柜和文物而言,小震下考虑SSI使算出的地震响应偏小。但在中震和大震作用下,考虑SSI效应时展柜和文物的响应存在较多比刚性地基响应大的情况。基于保护文物的角度,在地震分析尤其是大震分析时应考虑SSI的影响。对Ⅱ类场地和4层钢筋混凝土框架结构,考虑SSI影响,在地震波从土体传递到文物这一过程中,大震下结构进入塑性,文物的动力放大系数最大值为5.70(含土体、结构、展柜的动力放大系数),最大滑移量129.69 mm,出现倾覆现象。各个传递环节频谱成分均有一定差别,结构、展柜及文物都会对地震波频谱产生影响,分析时应将每部分的影响都考虑进去。 展开更多

关键词 文物 全系统模型 土-结构相互作用(SSI) 刚性地基 震动传递规律

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承插式水泥管-土非一致激励模拟试验研究 被引量：1

8

作者 孙钢柱 祁晓昱 《世界地震工程》 CSCD 北大核心 2011年第3期53-59,共7页

文中基于通用有限元软件ABAQUS,对承插式水泥管-土地震非一致激励试验进行数值模拟。论文根据试验情况,确定了主要的数值建模方法并进行了试验数值模拟,包括:管-土接触面模拟、和层间剪切箱模拟。对比承插式水泥管接头的数值结果和实测... 文中基于通用有限元软件ABAQUS,对承插式水泥管-土地震非一致激励试验进行数值模拟。论文根据试验情况,确定了主要的数值建模方法并进行了试验数值模拟,包括:管-土接触面模拟、和层间剪切箱模拟。对比承插式水泥管接头的数值结果和实测结果表明:文中的数值建模方法能较好地模拟试验情况,为后续进一步研究打下良好的基础。 展开更多

关键词 ABAQUS 非一致激励 管-土相互作用 埋地管线 地震反应

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地铁隧道开挖下刚性接口管线安全控制研究

9

作者 王雨 王凯旋 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第8期97-103,共7页

为减少邻近开挖地铁隧道可能造成管线渗漏及破损,基于土体开挖变形、管-土相对刚度以及材料强度准则,分别针对单线隧道和双线隧道,通过解析推导建立适用于任意管-隧位置关系的刚性接口管线允许最大沉降取值方法,并提出不同材质管线沉降... 为减少邻近开挖地铁隧道可能造成管线渗漏及破损,基于土体开挖变形、管-土相对刚度以及材料强度准则,分别针对单线隧道和双线隧道,通过解析推导建立适用于任意管-隧位置关系的刚性接口管线允许最大沉降取值方法,并提出不同材质管线沉降控制的设计图表。结果表明:大尺寸管线的沉降安全控制标准相对更严格,考虑沉降控制的管线风险源等级排序为钢筋混凝土管线>离心铸铁管线>钢管线>球墨铸铁管线;考虑管-土相对刚度修正的管线沉降安全控制标准更为合理;管-隧垂直且管-土相对刚度较小时管线沉降安全控制标准需更为严格,应给予重点关注。 展开更多

关键词 地铁隧道开挖 刚性接口管线 安全控制 管-土相对刚度 允许沉降

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地铁暗挖施工引起的管线与地层沉降关系研究 被引量：35

10

作者 赵智涛 刘军 +1 位作者 王霆 刘继尧 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期1159-1166,共8页

依托北京地铁4号线公益西桥站工程,建立结构-地层-管线三维弹塑性数值模型,基于管线周边地层沉降及地表沉降实测数据分析,研究西南出入口暗挖施工上方管线周边地层变形规律。通过现场实测数据、数值模拟及经验公式计算结果综合对比,分... 依托北京地铁4号线公益西桥站工程,建立结构-地层-管线三维弹塑性数值模型,基于管线周边地层沉降及地表沉降实测数据分析,研究西南出入口暗挖施工上方管线周边地层变形规律。通过现场实测数据、数值模拟及经验公式计算结果综合对比,分析了管线刚度对地层变形抵制作用的影响。研究表明:管土相对刚度小于0.18时,管线与土体沉降差小于5%,可用经验公式计算出的管线轴线处地层沉降代替管线沉降。随管线刚度的增大,管线对土体变形的抑制作用逐渐增强,沿深度方向地层沉降量增大速率减小,并会出现负增长,甚至出现地层沉降小于地表沉降的情况。通过对数值计算结果的拟合分析,提出了刚性接头管线与地表沉降比和管土相对刚度的经验公式。工程实例应用结果表明,计算值与实测值偏差小于4%,验证了该方法的适用性。 展开更多

关键词 隧道施工 地层沉降 管线沉降 管-土相互作用

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盾构双隧道不同开挖顺序及不同布置形式对管线的影响研究 被引量：24

11

作者 马少坤 刘莹 +2 位作者 邵羽 段智博 吕海波 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期689-697,共9页

在离心模型试验中同时考虑隧道开挖所致地层损失效应和质量损失效应,研究不同开挖顺序及不同布置形式下双隧道开挖对管线的影响规律。同时采用基于地层损失比的位移控制有限单元法对离心模型试验及其他4组拓展工况进行分析,其中土体本... 在离心模型试验中同时考虑隧道开挖所致地层损失效应和质量损失效应,研究不同开挖顺序及不同布置形式下双隧道开挖对管线的影响规律。同时采用基于地层损失比的位移控制有限单元法对离心模型试验及其他4组拓展工况进行分析,其中土体本构模型采用考虑土体小应变特性的HP（Hypoplasticity model）模型,并将试验结果与已有的解析方法进行对比。研究结果表明,双隧道不同开挖顺序及不同布置形式对地表沉降、管线沉降、管线弯曲应变的影响显著;管线存在所产生的＂遮拦＂效应对管线正上方地表沉降的影响程度随着自由场最大地表沉降的增加而逐渐加剧;双隧道开挖所致管线沉降的主要影响区域为-1.2DT～1.2DT;实际工程中应加强浅埋后继隧道开挖时管线工作性状的监测工作,且不应简单采用叠加原理对不同施工工序及不同布置形式的双隧道开挖所致地表沉降、管线沉降及管线弯曲应变进行预测,应合理考虑后继隧道开挖所致土体的累计剪切应变及上覆隧道的遮拦效应对管–土相对刚度的影响。 展开更多

关键词 双隧道 管线 三维离心模型试验 三维数值模拟 隧道-管-土相互作用

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地铁车站施工对邻近管线影响的三维数值模拟 被引量：20

12

作者 王霆 刘维宁 何海健 《北京交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期32-35,共4页

随着城市建设步伐的加快,地铁工程施工对邻近管线的影响问题日趋突出.本文以北京地铁某车站工程为背景,借助大型有限元程序ABAQUS建立了三维隧道-管道-土体耦合模型,详细模拟了车站施工过程对邻近管线的影响.计算结果与现场量测数据基... 随着城市建设步伐的加快,地铁工程施工对邻近管线的影响问题日趋突出.本文以北京地铁某车站工程为背景,借助大型有限元程序ABAQUS建立了三维隧道-管道-土体耦合模型,详细模拟了车站施工过程对邻近管线的影响.计算结果与现场量测数据基本吻合,验证了数值分析的可靠性.通过管道应力、局部倾斜、附加最大弯矩和地表沉降槽限值的验算,对管线的安全性进行了评估. 展开更多

关键词 地铁工程 地下管线 数值模拟 管-土相互作用

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地基-结构系统振动台模型试验中相似比的实现问题探讨 被引量：17

13

作者 宋二祥 武思宇 王宗纲 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第10期87-92,共6页

设计并完成两项刚性桩复合地基-结构系统1∶10比尺的振动台模型试验,对在类似地基-结构系统的普通振动台模型试验中如何使模型与原型相似的几个突出问题进行研究,包括:地基模型箱的选用,以较好模拟地基在地震作用下的振动变形;在重力场... 设计并完成两项刚性桩复合地基-结构系统1∶10比尺的振动台模型试验,对在类似地基-结构系统的普通振动台模型试验中如何使模型与原型相似的几个突出问题进行研究,包括:地基模型箱的选用,以较好模拟地基在地震作用下的振动变形;在重力场相似难以满足的情况下,降低其影响的措施;解决模型结构阻尼比偏低问题的方法。试验中采用柔性地基模型箱,在基础底板用拉索施加下拉力使基底压力在重力场失真情况下基本满足相似条件,在结构模型上附加层间阻尼器使其阻尼比接近实际。通过对试验结果的对比分析,研究上述措施的效果。结果表明,柔性容器可以较好地模拟地基土体在地震下的变形;在基础底板施加竖向力以使基底压力相似的方法有较好的效果;而层间阻尼器可以有效调整模型结构的阻尼比而无其他较明显的不利影响。 展开更多

关键词 刚性桩复合地基 土-结构相互作用 振动台模型试验 相似关系

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地下管线非一致地震激励振动台试验的三维有限元建模 被引量：8

14

作者 王琴 陈隽 李杰 《建筑科学与工程学报》 CAS 2008年第3期47-53,共7页

基于通用有限元软件ABAQUS,针对地下管线非一致地震激励振动台试验开展了三维有限元建模与分析。首先着重对模型箱的建模方法进行了探讨,采用Drucker-Prager模型考虑土体的非线性,并利用主从接触单元考虑土-结相互作用的非线性力学行为... 基于通用有限元软件ABAQUS,针对地下管线非一致地震激励振动台试验开展了三维有限元建模与分析。首先着重对模型箱的建模方法进行了探讨,采用Drucker-Prager模型考虑土体的非线性,并利用主从接触单元考虑土-结相互作用的非线性力学行为,然后将数值模拟结果与试验结果的自振频率、应变响应、加速度及位移响应进行对比。结果表明:所提出的分析模型和方法能够比较准确地模拟试验中土体和结构的反应及其相互作用,为地下管线的地震响应理论分析奠定了基础。 展开更多

关键词 地下管线 振动台试验 土-结相互作用 三维有限元建模 非一致激励

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基础动力刚度的精确数值解及集中参数模型 被引量：4

15

作者 侯兴民 廖振鹏 丁海平 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2001年第4期24-28,共5页

土－结构相互作用分析的关键是建立以土－结构界面定义的无限半空间的动力刚度矩阵。本文介绍了一种求解半无限地基动力刚度的新方法，通过两个算例验证了该方法的精度，并给出了一种用频域刚性基础动力刚度计算基础时域荷载响应的实用... 土－结构相互作用分析的关键是建立以土－结构界面定义的无限半空间的动力刚度矩阵。本文介绍了一种求解半无限地基动力刚度的新方法，通过两个算例验证了该方法的精度，并给出了一种用频域刚性基础动力刚度计算基础时域荷载响应的实用方法。该研究为刚性基础设计提供了一种新的、可靠的理论方法。 展开更多

关键词 刚性基础 动力刚度 标度边界有限元 集中参数模型 土-结构相互作用

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确定结构基底等效输入地震动的简化方法 被引量：4

16

作者 窦立军 杨柏坡 雷艳 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2003年第6期17-23,共7页

本文用理论和实例计算分析了土与结构间的动力相互作用。根据基底等效输入的地震动相对入射地震动的传递函数特点研究出了一种等效输入的方法,该方法比较好地反映了场地和结构的动力特性对基底等效输入的影响。为利用刚性基底假设理论... 本文用理论和实例计算分析了土与结构间的动力相互作用。根据基底等效输入的地震动相对入射地震动的传递函数特点研究出了一种等效输入的方法,该方法比较好地反映了场地和结构的动力特性对基底等效输入的影响。为利用刚性基底假设理论来分析土-结构动力相互作用提供了一种方法。 展开更多

关键词 等效输人 传递函数 土-结构动力相互作用 刚性基底假设理论

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