基于ABAQUS建立土体本构模型库的研究 被引量：40

1

作者 司海宝 蔡正银 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期599-603,共5页

ABAQUS作为一种强大的通用有限元分析程序,具有很强的非线性计算功能和前、后处理能力。但标准ABAQUS程序中的土体本构模型,没能反映土体的剪胀、软化与硬化、应力路径对变形的影响等,因此,有必要在ABAQUS中开发出更适合于土体特性的本... ABAQUS作为一种强大的通用有限元分析程序,具有很强的非线性计算功能和前、后处理能力。但标准ABAQUS程序中的土体本构模型,没能反映土体的剪胀、软化与硬化、应力路径对变形的影响等,因此,有必要在ABAQUS中开发出更适合于土体特性的本构模型库。为拓展ABAQUS在岩土工程领域的计算能力,利用二次开发工具UMAT数据接口,开发出更适合于工程应用的土体本构模型库,如邓肯模型、南水模型及状态相关的砂土模型,不仅可以充分利用ABAQUS程序方便、快捷的前后处理和强大的非线性求解平台,而且还可以完成更有针对性、更切合实际土体应力-应变有限元的数值计算,为工程实践提供技术支持。从计算过程、模拟结果与试验结果比较来看,二次开发模型库子程序运行稳定,模拟结果正确、可靠。 展开更多

关键词 土体本构模型库 ABAQUS 二次开发 三轴试验

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一种新的土体动力本构模型 被引量：8

2

作者 齐文浩 薄景山 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2009年第1期169-174,共6页

基于指数函数的有界性、函数曲线形状和构造土体动力本构模型的一般原则,把函数y=ex在(-∞,0]区间上的图像进行翻转、平移、放缩,从而构造出土体的动力本构模型的骨架曲线。在卸载和反向加载时,采用与骨架曲线相同的函数形式,并以前一... 基于指数函数的有界性、函数曲线形状和构造土体动力本构模型的一般原则,把函数y=ex在(-∞,0]区间上的图像进行翻转、平移、放缩,从而构造出土体的动力本构模型的骨架曲线。在卸载和反向加载时,采用与骨架曲线相同的函数形式,并以前一次卸载开始点作为起点,以土体的极限应力水平作为渐近线,构造出土体动力本构模型的滞回曲线。在此基础上构造出适用于非对称循环荷载的指数形式土体动力本构模型(UE模型)。并用共振柱实验的结果检验了模型的有效性。UE模型具有四个特点:第一,适用于非对称循环荷载;第二,记忆量小;第三,卸载再加载滞回曲线自动满足Masing准则;第四,模型参数少,物理意义明确,可用常规试验确定。 展开更多

关键词 指数形式 非对称循环荷载 土体动力本构模型

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基于小应变硬化土体模型的大直径单桩海上风力机结构位移响应研究 被引量：4

3

作者 姜焱培 周晓敏 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期430-437,共8页

首先基于能量守恒原理,研究建立风速和浪高的函数关系式,通过该公式和Stokes五阶波理论计算额定风速下海上风力机结构所受浪流荷载并利用脉动风理论计算额定风速下脉动风荷载,其次以4 MW风力机为例,基于正交试验方法和HSS土体本构模型... 首先基于能量守恒原理,研究建立风速和浪高的函数关系式,通过该公式和Stokes五阶波理论计算额定风速下海上风力机结构所受浪流荷载并利用脉动风理论计算额定风速下脉动风荷载,其次以4 MW风力机为例,基于正交试验方法和HSS土体本构模型建立有限元模型进行数值计算分析,结果表明:水深小于19 m且符合Stokes五阶波理论的浪流荷载对塔顶、桩顶和泥面的位移时程曲线周期以及位移时程曲线幅值影响不大,风轮机荷载是影响位移时程曲线的主要荷载因素,这种情况下大直径单桩设计可不考虑浪流荷载;桩径和壁厚2个因素不会联合影响塔顶最大位移、桩顶最大位移和泥面最大位移。桩径和壁厚两因素对泥面最大位移的控制存在等效关系,在设计中可选用钢量最小的因素作为大直径单桩设计的主要因素,在满足最大位移控制指标的前提下降低钢材用量。 展开更多

关键词 海上风力机 桩基础 风效应 Stokes五阶波流理论 HSS土体本构模型

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基于双曲正切函数的土动力非线性本构模型 被引量：4

4

作者 张永兴 丁玉琴 陈建功 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2010年第4期166-171,共6页

基于双曲正切函数,构造了一种新的土动力非线性本构模型。该模型从双曲正切函数出发,通过平移和缩放构造了土动力应力应变关系的骨架曲线和卸载、反向加载的滞回曲线。相对于其他模型而言,这种新的数学模型参数较少,物理概念明确,形式简... 基于双曲正切函数,构造了一种新的土动力非线性本构模型。该模型从双曲正切函数出发,通过平移和缩放构造了土动力应力应变关系的骨架曲线和卸载、反向加载的滞回曲线。相对于其他模型而言,这种新的数学模型参数较少,物理概念明确,形式简单,更利于编程实现,加卸载应力应变关系曲线只需要记忆加卸载转折点处的应力和应变值。将该数学模型应用于场地地震反应分析中,并与常用的等效线性化方法的地震反应结果进行比较,结果初步证明了该本构模型的可行性。 展开更多

关键词 非线性 土体本构模型 双曲正切函数

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波浪-海床-结构物相互作用离心模型试验及数值模拟 被引量：7

5

作者 吴雷晔 朱斌 +1 位作者 陈仁朋 孔德琼 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第A02期186-192,共7页

针对波浪-海床-结构物相互作用这一海洋结构物设计中需考虑的重要问题,采用离心模型试验及数值分析模型两种手段进行研究。离心模型试验采用浙江大学自行研制的超重力造波试验装置及ZJU400土工离心机完成,观测到波浪作用下砂质海床内部... 针对波浪-海床-结构物相互作用这一海洋结构物设计中需考虑的重要问题,采用离心模型试验及数值分析模型两种手段进行研究。离心模型试验采用浙江大学自行研制的超重力造波试验装置及ZJU400土工离心机完成,观测到波浪作用下砂质海床内部孔压累积的渐进特性;所采用的数值分析模型基于Biot固结理论,结合可准确描述砂土液化前后力学行为的'交变移动'土体本构模型,可对波浪作用下海床与结构物相互作用及液化现象进行合理模拟。通过与离心模型试验的对比验证该数值模型的有效性,随后利用该模型针对海底埋置管道这一近海区域常见的海工结构物周围土体在波浪作用下的动力响应进行详细分析。结果表明:海底管道的存在会加快管顶及管侧的超静孔隙水压力累积,管道周围土体的弱化及超静孔隙水压力累积导致的额外上浮力两者的耦合作用是海底管道发生上浮的主要原因。 展开更多

关键词 波浪 离心模型试验 液化 交变移动土体本构模型 海底埋置管道

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对土体动力黏塑性记忆型嵌套面模型的改进 被引量：27

6

作者 庄海洋 陈国兴 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期118-122,共5页

在对土体动力黏塑性记忆型嵌套面本构模型已有的研究基础上,对该模型进行改进,不再对空间锥形屈服面变化时屈服面锥角αθ的变化规律作假定,按照土体在循环荷载作用下空间屈服面在子午平面上投影线的实际变化规律,建立屈服面硬化参数的... 在对土体动力黏塑性记忆型嵌套面本构模型已有的研究基础上,对该模型进行改进,不再对空间锥形屈服面变化时屈服面锥角αθ的变化规律作假定,按照土体在循环荷载作用下空间屈服面在子午平面上投影线的实际变化规律,建立屈服面硬化参数的增量表达式,完善了该模型的理论基础,为进一步对该模型的试验验证和改进提供了理论依据,并对比分析了分别使用改进后模型和改进前模型计算同一场地地震反应的计算结果。 展开更多

关键词 土体动力本构模型 地震反应 循环荷载

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Bouc-Wen土体动力模型的阈值应变研究 被引量：2

7

作者 鲁丽雪 迟世春 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期1311-1316,共6页

探讨Bouc-Wen土体动力模型的适用条件与参数对滞回圈的影响等。基于热力学基本定律，研究了Bouc．Wen土体动力模型的增量耗散函数表达式，讨论了不同动应变水平下某筑坝土石料的能量耗散机制。发现筑坝土石料的动力特性存在2个阈值应变... 探讨Bouc-Wen土体动力模型的适用条件与参数对滞回圈的影响等。基于热力学基本定律，研究了Bouc．Wen土体动力模型的增量耗散函数表达式，讨论了不同动应变水平下某筑坝土石料的能量耗散机制。发现筑坝土石料的动力特性存在2个阈值应变，即第1和第2阈值应变。其对应的模量比分别为0．94左右及0．50～0．80之间。第2阈值应变与传统意义上以孔压升高或体积变化为标准的门槛应变相当。对进一步认识土体动应力一应变特性有一定意义。 展开更多

关键词 土体动力本构模型 筑坝土石料 阈值应变 变形机制

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复杂应力条件下土体各向异性及其建模思路 被引量：6

8

作者 张坤勇 殷宗泽 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第S1期149-154,共6页

由于加荷方式不同,土体在复杂应力状态下在各主应力方向上应力-应变关系表现出显著应力各向异性,在常规三轴试验基础上,采用经典弹塑性理论各向同性土体模型对此不能合理描述。通过真三轴试验,总结应力各向异性柔度矩阵规律,结合试验规... 由于加荷方式不同,土体在复杂应力状态下在各主应力方向上应力-应变关系表现出显著应力各向异性,在常规三轴试验基础上,采用经典弹塑性理论各向同性土体模型对此不能合理描述。通过真三轴试验,总结应力各向异性柔度矩阵规律,结合试验规律进行相应理论研究,用非线性各向异性弹性矩阵代替弹塑性模型的弹性矩阵,用具有各向异性屈服准则的弹塑性模型描述塑性部分,建立非线性各向异性弹性-塑性模型,可以改善柔度矩阵矩阵形态,反映复杂应力状态下土体应力各向异性特征。 展开更多

关键词 应力各向异性 土体本构模型 真三轴试验

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土-地铁隧道动力相互作用模型试验分析 被引量：8

9

作者 李凯玲 张亚 刘妮娜 《工程地质学报》 CSCD 2007年第4期534-538,共5页

本文对土的动力特性本构模型以及土-结构的接触面模型进行了较详细的探讨,最后分别选用非线性等价粘弹性模型和Ramberg-Osgood模型。分析表明,在进行模型试验设计时,不仅材料要满足相似性原理,而且在设计边界条件和地震波输入时也应以... 本文对土的动力特性本构模型以及土-结构的接触面模型进行了较详细的探讨,最后分别选用非线性等价粘弹性模型和Ramberg-Osgood模型。分析表明,在进行模型试验设计时,不仅材料要满足相似性原理,而且在设计边界条件和地震波输入时也应以上述模型为参照。通过对一圆形隧道的地震反应分析,表明拱顶处的最大动应力是圆形隧道出现裂痕的主要原因,进而分析了孔隙率对结构横向变形的影响,分析结果与实际工程情况较为吻合。本文的研究成果可为地铁隧道的抗震设计提供一定的参考意见。 展开更多

关键词 动力相互作用 模型试验 土体动力本构模型 地下结构

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济南市区土体动剪切模量比和阻尼比的统计分析 被引量：3

10

作者 商金华 徐西永 +2 位作者 王国富 马险峰 杨林德 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2018年第8期56-60,共5页

依托于济南地铁拟建场地的地震安全评价工作,开展了土体的动三轴试验,并对试验成果进行了统计分析。得到如下结论:对于同一层土,随着剪应变的增大,动剪切模量比减小,阻尼比增大,不过试验数据的离散性较大;采用土体动力本构模型对试验结... 依托于济南地铁拟建场地的地震安全评价工作,开展了土体的动三轴试验,并对试验成果进行了统计分析。得到如下结论:对于同一层土,随着剪应变的增大,动剪切模量比减小,阻尼比增大,不过试验数据的离散性较大;采用土体动力本构模型对试验结果进行拟合分析时,拟合效果较好;与其他地区的研究成果相比,济南市区土体的动剪切模量比较大,阻尼比较小,说明土体的动力性质较好,对抗震有利。研究成果既有利于认识济南市区土体动力特性的特殊性,又可为工程抗震设计提供参考。 展开更多

关键词 动三轴试验 动剪切模量比 阻尼比 土体动力本构模型 济南

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地铁运行引起的地面振动分析 被引量：25

11

作者 刘建达 苏晓梅 +1 位作者 陈国兴 陈斌 《自然灾害学报》 CSCD 北大核心 2007年第5期148-154,共7页

随着城市地铁建设的快速发展,地铁列车运行引起的环境振动问题已引起社会各界的广泛关注。以软件ABAQUS为计算平台,建立了隧道-地基动力相互作用分析模型,给出了模拟地铁列车振动荷载的表达式。以南京地铁沿线典型场地条件为研究对象,... 随着城市地铁建设的快速发展,地铁列车运行引起的环境振动问题已引起社会各界的广泛关注。以软件ABAQUS为计算平台,建立了隧道-地基动力相互作用分析模型,给出了模拟地铁列车振动荷载的表达式。以南京地铁沿线典型场地条件为研究对象,采用修正Martin-Seed-Davidenkov动粘弹塑性本构模型描述土的动力特性,分析了地铁列车运行引起的地表振动特性,给出了地铁隧道断面几何形式、隧道埋深、两平行区间隧道间的净距和场地条件等因素对地表振动特性的影响规律,为地铁选线和地铁邻近建(构)筑物的减、隔振设计提供参考依据。 展开更多

关键词 地铁列车 地表振动 土体本构模型

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沉桩挤土作用的有限元分析 被引量：10

12

作者 施建勇 彭劼 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第1期109-114,共6页

进行了沉桩挤土效应的有限元计算 ,考虑到桩周土体由于桩体贯入引起的挤土效应 ,选用了修正剑桥模型作为土体本构模型 ,通过相应的试验 ,拟合出挤土作用对土体初始弹性模量影响的计算公式 ,确定了土体本构模型参数和其他相关的计算分析... 进行了沉桩挤土效应的有限元计算 ,考虑到桩周土体由于桩体贯入引起的挤土效应 ,选用了修正剑桥模型作为土体本构模型 ,通过相应的试验 ,拟合出挤土作用对土体初始弹性模量影响的计算公式 ,确定了土体本构模型参数和其他相关的计算分析参数 ,对 2个试验进行了分析计算 ,结果表明 展开更多

关键词 修正剑桥模型 沉桩 挤土作用 有限元法 土体分析 土体本构模型

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强夯的物质点法模拟及其能量转化规律分析 被引量：16

13

作者 张芮瑜 孙玉进 宋二祥 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1208-1216,共9页

提出大应力范围内的密度相关土体本构模型,适用于分析强夯等作用下的土体变形问题。对刚柔接触算法进行了修正,用物质点法结合提出的本构模拟了强夯过程。与其他数值模拟将荷载假设为三角形应力波作为输入荷载不同,通过输入夯锤与土体... 提出大应力范围内的密度相关土体本构模型,适用于分析强夯等作用下的土体变形问题。对刚柔接触算法进行了修正,用物质点法结合提出的本构模拟了强夯过程。与其他数值模拟将荷载假设为三角形应力波作为输入荷载不同,通过输入夯锤与土体的碰撞速度实现加载。模拟结果与承德机场4标段某处试验数据进行了对照,吻合较好。提出强夯过程中的能量转化率的概念,对能量转化的规律进行了研究,为研究强夯问题提供了新视角。模拟分析表明,能量转化率的提高不总意味着每击夯沉量的提高,因为能量在较大范围的扩散可能导致高能量转化率下的低夯沉量;剪切变形过程中吸收较多的塑性应变能,可能会使体积压缩变形吸收的塑性应变能向局部集中。通过数值模拟还发现,重锤低落时的能量转化率高于轻锤高落,一般可产生更大的夯沉量。 展开更多

关键词 强夯 密度相关土体本构模型 物质点法 能量转化率 塑性应变能

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小型预制混凝土管桩基础抗拔承载特性数值模拟 被引量：2

14

作者 孙雅珍 刘畅 +1 位作者 陈文翰 王金昌 《辽宁工程技术大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2018年第2期346-351,共6页

采用HS硬化土土体本构模型,通过PLAXIS 3D有限元软件,针对浙江省软土地区试验工况,建立单桩、群桩的数值计算模型,研究不同布桩参数和不同水平载荷的作用对其抗拔承载力的影响,最后结合工程实例验证了硬化土本构模型的优越性及参数选取... 采用HS硬化土土体本构模型,通过PLAXIS 3D有限元软件,针对浙江省软土地区试验工况,建立单桩、群桩的数值计算模型,研究不同布桩参数和不同水平载荷的作用对其抗拔承载力的影响,最后结合工程实例验证了硬化土本构模型的优越性及参数选取方法的有效性.结果表明:硬化土本构模型及参数取值方法在小型桩承载特性分析方面更加全面和准确;小型桩群桩基础存在最优桩距,合理桩间距为5d左右;水平载荷在桩正常工作载荷条件下对其上拔承载力影响较小,但在加载后期会使抗拔承载能力有所降低.数值模拟所得相关结论对小型预制混凝土管桩基础的设计具有一定指导意义. 展开更多

关键词 小型预制混凝土管桩基础 抗拔承载特性 硬化土土体本构模型 桩径 桩长 桩间距 桩数

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K_0固结饱和土柱孔扩张问题弹塑性分析 被引量：10

15

作者 刘时鹏 施建勇 +1 位作者 雷国辉 林海 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期389-394,403,共7页

采用K0固结各向异性土体本构模型,将柱孔扩张后周围土体分为弹性区和塑性区,根据柱孔扩张理论和边界条件,推导出K0固结状态下饱和天然土体柱孔扩张问题弹塑性区的应力、塑性区半径以及超孔隙水压力的理论解答。同时,通过算例与修正剑桥... 采用K0固结各向异性土体本构模型,将柱孔扩张后周围土体分为弹性区和塑性区,根据柱孔扩张理论和边界条件,推导出K0固结状态下饱和天然土体柱孔扩张问题弹塑性区的应力、塑性区半径以及超孔隙水压力的理论解答。同时,通过算例与修正剑桥模型解答进行对比分析,结果表明,土的不同初始固结状态对柱孔扩张后孔周围的应力和超孔隙水压力产生很大影响,采用考虑K0固结诱发各向异性土体本构模型所得到的应力和超孔隙水压力解答大于修正剑桥模型的解答,但塑性区影响半径却明显小于后者。 展开更多

关键词 K0固结土体各向异性本构模型 柱孔扩张 塑性区半径 超固结比 超孔隙水压力

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土层非线性地震反应分析方法及其检验 被引量：10

16

作者 齐文浩 王振清 薄景山 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期444-450,共7页

针对现行土层地震反应方法在大震情况不适用的问题,基于所提出的指数形式土体动力本构模型(UE模型),结合时空交叠积分格式和多次透射边界条件,提出了一种新的一维土层非线性地震反应分析方法.利用共振柱试验的结果检验了UE模型的可靠性... 针对现行土层地震反应方法在大震情况不适用的问题,基于所提出的指数形式土体动力本构模型(UE模型),结合时空交叠积分格式和多次透射边界条件,提出了一种新的一维土层非线性地震反应分析方法.利用共振柱试验的结果检验了UE模型的可靠性,并利用该方法对唐山响嘡三维强震台阵的资料进行了计算,通过对地表加速度时程和放大系数以及土层阻尼特性的计算结果进行分析,可知该方法较等效线性化方法更为合理可靠.检验结果表明该方法能够较好地反应土体在强震作用下的非线性特性,可用于土层地震反应分析计算. 展开更多

关键词 土层 非线性地震反应 分析方法 土体动力本构模型 强震台阵 检验

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地铁隧道地震反应非线性分析 被引量：25

17

作者 张鸿 毕继红 张伟 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2004年第6期146-153,共8页

本文对动力有限元法中的一系列问题进行了讨论,对土体动力本构模型和土-结构接触面模型的设定提出了建议。在此基础上以天津地铁1、2号线工程为实例,分别对水平地震作用下圆形盾构隧道的动位移、动应力与动应变以及地表位移等动力反应... 本文对动力有限元法中的一系列问题进行了讨论,对土体动力本构模型和土-结构接触面模型的设定提出了建议。在此基础上以天津地铁1、2号线工程为实例,分别对水平地震作用下圆形盾构隧道的动位移、动应力与动应变以及地表位移等动力反应进行了非线性分析,得出了一些有益的规律和结论,从而为地铁隧道的抗震设计与研究提供参考和依据。 展开更多

关键词 动力有限元法 土体动力本构模型 接触面模型 地震反应分析

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地铁列车运行引起的环境振动评价 被引量：20

18

作者 陈国兴 苏晓梅 陈斌 《防灾减灾工程学报》 CSCD 2008年第1期70-74,共5页

随着城市地铁建设的快速发展,地铁运行引起的环境振动问题引起了社会的广泛关注。以软件ABAQUS为计算平台,给出了模拟地铁列车振动荷载的表达式;采用修正Martin-Seed-Davidenkov动粘弹塑性本构模型描述土的动力特性;分析了地铁列车运行... 随着城市地铁建设的快速发展,地铁运行引起的环境振动问题引起了社会的广泛关注。以软件ABAQUS为计算平台,给出了模拟地铁列车振动荷载的表达式;采用修正Martin-Seed-Davidenkov动粘弹塑性本构模型描述土的动力特性;分析了地铁列车运行引起的地表振动特性;以地表振动加速度振级表征地表振动强度,对地表振动强度进行了分析和评价,为地铁线路选线和地铁沿线邻近建(构)筑物的减隔振设计提供一定的依据。 展开更多

关键词 地铁列车 土体动粘弹塑性本构模型 地表振动加速度振级

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快速轨道交通运行引起的场地振动反应分析 被引量：3

19

作者 陈国兴 陈斌 苏晓梅 《防灾减灾工程学报》 CSCD 2008年第4期454-461,467,共9页

在运输业高度发达的当今社会,轨道交通运行引起的环境振动已经引起了越来越多的关注和研究。本文以ABAQUS软件为计算平台,基于轨道几何不平顺理论荷载模型,采用基于Davidenkov骨架曲线的非线性动粘弹塑性模型描述土的动力特性,以南京典... 在运输业高度发达的当今社会,轨道交通运行引起的环境振动已经引起了越来越多的关注和研究。本文以ABAQUS软件为计算平台,基于轨道几何不平顺理论荷载模型,采用基于Davidenkov骨架曲线的非线性动粘弹塑性模型描述土的动力特性,以南京典型场地条件为研究对象,对快速轨道交通运行引起的场地地表振动特性进行了分析,得到了不同列车车速下地表振动的强度、频谱特性及其衰减规律,并分析了场地振动强度的影响因素,为进一步研究和控制快速轨道交通运行引起的地面振动提供了基础性资料。 展开更多

关键词 快速轨道交通 地表振动 土体动粘弹塑性本构模型

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