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土-结构动力相互作用系统离心机振动台模型试验 被引量:46
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作者 刘晶波 刘祥庆 +1 位作者 王宗纲 赵冬冬 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第11期114-121,共8页
为研究土-结构动力相互作用系统的地震反应情况,在50g的离心加速度条件下,采用Kobe波作为地震输入,进行两种埋深情况下砂土地基中较大断面地下结构的离心机振动台模型试验。介绍试验设计方案,给出加速度、土压力、位移和应变反应的量测... 为研究土-结构动力相互作用系统的地震反应情况,在50g的离心加速度条件下,采用Kobe波作为地震输入,进行两种埋深情况下砂土地基中较大断面地下结构的离心机振动台模型试验。介绍试验设计方案,给出加速度、土压力、位移和应变反应的量测结果。试验结果表明:结构最大弯曲应变发生在柱上端,说明柱是地下结构抗震最不利构件,且柱上端相对于柱下端更为不利;地震作用下结构所承受的总土压力有所增加,并且在地震作用后维持在较高的水平,最大土压力增量与最大总土压力均发生在底板角点处;埋深对地下结构的地震反应有重要影响,本次试验中,结构在对应于原型埋深为5m时的受力情况相比于埋深2.5m的情况更为不利;辅助观测断面与主观测断面相同位置测点的附加弯曲应变峰值较为接近,并且应变反应波形较为一致,表明结构模型地震反应的整体性较好。 展开更多
关键词 地下结构 离心机 振动台 模型试验 土-结构动力相互作用
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液化场地桩-土-结构动力相互作用的有限元分析 被引量:40
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作者 黄雨 八嶋厚 张锋 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期646-651,共6页
基于Biot两相饱和多孔介质动力耦合理论,采用有效应力方法对液化场地桩基础的地震反应进行了三维有限元分析。在饱和液化砂土的循环塑性模拟中,采用了超固结边界面、Armstrong-Frederick型非线性运动硬化准则和非关联流动准则来描述动... 基于Biot两相饱和多孔介质动力耦合理论,采用有效应力方法对液化场地桩基础的地震反应进行了三维有限元分析。在饱和液化砂土的循环塑性模拟中,采用了超固结边界面、Armstrong-Frederick型非线性运动硬化准则和非关联流动准则来描述动荷载作用下砂土的循环活动性以及液化强度等特性。对于桩的动力本构行为,则采用了可以考虑体积效应和轴向力影响的梁—柱单元来模拟。以某城市高架桥的实际工程为例,应用该方法对地基液化时桩—土—结构的动力相互作用进行了计算分析,并得到了一些有用的结论。 展开更多
关键词 地震液化 -土-结构动力相互作用 本构模型 动力耦合分析 有限元
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土-结构动力相互作用分析中基于内部子结构的地震波动输入方法 被引量:15
3
作者 刘晶波 宝鑫 +2 位作者 谭辉 王东洋 李述涛 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第8期87-96,共10页
合理有效的地震波动输入是进行土-结构动力相互作用分析的关键环节,文章基于波动法理论,提出一种新的基于内部子结构的地震波动输入方法。新方法中等效输入地震荷载由计算模型内部截取的子结构的动力分析直接获得,从而使地震波的外源输... 合理有效的地震波动输入是进行土-结构动力相互作用分析的关键环节,文章基于波动法理论,提出一种新的基于内部子结构的地震波动输入方法。新方法中等效输入地震荷载由计算模型内部截取的子结构的动力分析直接获得,从而使地震波的外源输入问题转化为内源波动问题。与波动法和基于人工边界子结构的地震波动输入方法相比,内部子结构法有效提高等效输入地震荷载求解和地震波动输入的效率;同时在地震波动输入的过程中避免人工边界的参与,从而彻底摆脱以往地震波动输入方法对于人工边界条件的限制,因此该方法更具普适性。文章详细介绍了基于内部子结构的地震波动输入方法在土-结构动力反应分析中的实现方法,并通过地震波斜入射下的自由场算例与土-结构动力相互作用算例,验证新方法的有效性。 展开更多
关键词 地震波动输入 土-结构动力相互作用 内部子结构 人工边界 等效输入地震荷载
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考虑土-结构动力相互作用的冷却塔地震响应分析 被引量:9
4
作者 陶磊 张俊发 陈厚群 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2016年第23期80-89,共10页
大型高耸钢筋混凝土冷却塔属于典型的风敏感型结构,近年来在地震、飞机撞击、爆破等极端外部作用下动力响应研究也得到了工程界的广泛关注。土-结构动力相互作用效应(Soil Structure Interaction,SSI)对于大坝、桥梁等类型工程结... 大型高耸钢筋混凝土冷却塔属于典型的风敏感型结构,近年来在地震、飞机撞击、爆破等极端外部作用下动力响应研究也得到了工程界的广泛关注。土-结构动力相互作用效应(Soil Structure Interaction,SSI)对于大坝、桥梁等类型工程结构地震响应的影响研究成果较为丰富,而对冷却塔结构体系的影响程度方面很少涉及。依据弹性波动理论结合有限单元法,建立和推导了考虑土-结构动力相互作用的三维黏弹性人工边界模型和公式,并通过半空间自由场模型验证该地震动输入方法的准确性。以国内实际工程项目——某火电厂大型冷却塔为研究背景,以通用有限元程序 AN-SYS 为平台,分别建立了冷却塔刚性地基模型、无质量地基模型和黏弹性人工边界模型,开展模态分析及弹性时程分析,研究不同计算模型相应的动力特性及内力变化,探讨了土-结构动力相互作用的影响规律。研究结果表明:考虑刚性地基,冷却塔结构体系自振频率分布十分密集,绝大多数振型为环向谐波和子午向谐波组合的局部振型;考虑弹性地基后,结构的自振频率略有降低,整体振型较早出现。通过时程分析可知,采用黏弹性人工边界模型,考虑无限地基辐射阻尼效应,与刚性地基模型相比,塔筒的绝对加速度最大值降低43.4%,塔筒沿子午向弯矩轴力幅值降低约50%,而环向内力却均显著提高,X 支柱内力幅值降低约20%-50%.因此,在进行冷却塔地震响应分析时,土-结构动力相互作用的影响不可忽视。 展开更多
关键词 冷却塔结构 地震响应分析 土-结构动力相互作用 黏弹性人工边界 自由场分析 地震动输入
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土-结构动力相互作用体系阻尼及地震反应分析 被引量:10
5
作者 夏栋舟 何益斌 刘建华 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期2923-2928,共6页
通过全面考虑土-结构动力相互作用体系中上部结构阻尼、地基土黏滞材料阻尼以及地基基础平动与转动时的辐射阻尼,推导了土-结构相互作用体系的耦合阻尼比公式。结合国内外关于阻尼调整系数的研究成果,提出了基于加速度反应谱的阻尼影响... 通过全面考虑土-结构动力相互作用体系中上部结构阻尼、地基土黏滞材料阻尼以及地基基础平动与转动时的辐射阻尼,推导了土-结构相互作用体系的耦合阻尼比公式。结合国内外关于阻尼调整系数的研究成果,提出了基于加速度反应谱的阻尼影响因子概念,建立阻尼影响因子η与《规范》中地震影响系数α的关系式。通过耦合阻尼比公式以及提出的η与α的关系式,对土-结构相互作用体系地震作用加以研究。结果表明考虑土与上部结构的相互作用后能够增大体系的阻尼性能,并大大降低上部结构的地震作用,提高体系的整体抗震性能。其成果为未来抗震防灾研究与工程的抗震设计提供了理论依据。 展开更多
关键词 土-结构动力相互作用 耦合阻尼比 阻尼影响因子 抗震性能
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土-结构动力相互作用研究综述 被引量:24
6
作者 方志 陆浩亮 王龙 《世界地震工程》 CSCD 北大核心 2006年第1期57-63,共7页
土与结构动力相互作用是当代力学领域的前沿性研究课题,具有很强的实践性。对土与结构动力相互作用的研究历史与现状进行了介绍,简要综述了当前土与结构动力相互作用的研究方法,重点介绍了目前关于土与结构动力相互作用问题中从无限域... 土与结构动力相互作用是当代力学领域的前沿性研究课题,具有很强的实践性。对土与结构动力相互作用的研究历史与现状进行了介绍,简要综述了当前土与结构动力相互作用的研究方法,重点介绍了目前关于土与结构动力相互作用问题中从无限域转化成有限域的人工边界研究进展问题,并对该领域今后的研究工作提出了建议。 展开更多
关键词 土-结构动力相互作用 动力 地震工程 现状 人工边界 综述
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分析三维土-结构动力相互作用体系等效输入的时域显式有限元法 被引量:4
7
作者 杨笑梅 关慧敏 +1 位作者 张学胜 杨柏坡 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第S1期535-540,共6页
基于直接法中分析三维土-结构相互作用问题的两步法思想,提出关键性第一步等效输入计算的时域简化算法。本方法在采用集中质量显式有限单元法结合显式人工边界的同时,借鉴子结构法中刚性基础假设及动力相互作用的概念,简化三维土-结构... 基于直接法中分析三维土-结构相互作用问题的两步法思想,提出关键性第一步等效输入计算的时域简化算法。本方法在采用集中质量显式有限单元法结合显式人工边界的同时,借鉴子结构法中刚性基础假设及动力相互作用的概念,简化三维土-结构相互作用体系动力计算过程。和其他同类方法相比,本方法完全采用时域显式递推的过程,计算效率较高,计算量少;等效输入的获得,可使土-结构复杂体系的动力分析等效为常规的上部结构动力反应计算,时域算法较常用的频域法在土体非线性方面存在更大潜力。本文还通过典型的三维土-结构模型的建立,与相应的参考解相比,验证本文提出的计算方法的有效性和计算精度,并初步探讨土-结构动力相互作用体系的一些基本规律。 展开更多
关键词 土-结构动力相互作用 等效输入 时域显式有限元 结构
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软土地基上的土-结构动力相互作用 被引量:22
8
作者 易伟建 杨随新 《建筑科学与工程学报》 CAS 2005年第2期61-65,共5页
对于建在软弱地基土上的高层结构,由于土-结构动力相互作用,基础的平移和转动导致结构整体发生刚体位移,特别是刚体运动中的转动不仅可能增加结构的绝对位移,并且可能加大结构的重力倾覆力矩,使结构的整体稳定性受到影响。以软土地基上... 对于建在软弱地基土上的高层结构,由于土-结构动力相互作用,基础的平移和转动导致结构整体发生刚体位移,特别是刚体运动中的转动不仅可能增加结构的绝对位移,并且可能加大结构的重力倾覆力矩,使结构的整体稳定性受到影响。以软土地基上的刚性基础及上部结构为研究对象,通过施加与重力倾覆力矩等效的侧向力来考虑重力二阶效应,并推导了考虑土-结构动力相互作用时结构的几何刚度矩阵。数值算例表明,土-结构动力相互作用对结构的位移产生较大的影响,由此所引起的重力二阶效应可能使结构抗倾覆性能偏于不安全。 展开更多
关键词 软弱地基 土-结构动力相互作用 高层结构 重力二阶效应
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土-结构动力相互作用振动台试验中模型地基影响因素分析 被引量:14
9
作者 史晓军 岳庆霞 李杰 《建筑科学与工程学报》 CAS 2007年第4期50-53,59,共5页
为了给出土-结构动力相互作用大型振动台试验中模型地基设计的一般原则,结合各国已有的典型试验中模型地基的动力响应实测结果,以加速度峰值放大系数及其傅里叶幅值谱为分析依据,从边界效应、模型地基高度、土体含水量及地震波输入次数... 为了给出土-结构动力相互作用大型振动台试验中模型地基设计的一般原则,结合各国已有的典型试验中模型地基的动力响应实测结果,以加速度峰值放大系数及其傅里叶幅值谱为分析依据,从边界效应、模型地基高度、土体含水量及地震波输入次数4个方面对模型地基的振动性态进行了比较分析。结果表明:土箱刚性、土的自振特性、地基高度、土体含水量及地震波的输入次数是影响模型地基动力特性的主要因素,并提出了相应的控制原则。该结论可为同类试验中模型地基的设计和试验的顺利开展提供有益的参考。 展开更多
关键词 土-结构动力相互作用 振动台试验 加速度放大系数 模型地基 边界效应
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土-结构动力相互作用下网架结构简化分析方法研究 被引量:3
10
作者 刘毅 薛素铎 +1 位作者 李雄彦 王国鑫 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第11期75-82,共8页
根据不同学者有关地基动力阻抗的计算公式,结合整体有限元法,从工程应用出发对S-R(Swing-Rocking)模型进行修正,提出适用于分析土-结构动力相互作用下大跨空间结构的简化计算方法。基于修正的S-R模型建立土-网架结构动力相互作用的计算... 根据不同学者有关地基动力阻抗的计算公式,结合整体有限元法,从工程应用出发对S-R(Swing-Rocking)模型进行修正,提出适用于分析土-结构动力相互作用下大跨空间结构的简化计算方法。基于修正的S-R模型建立土-网架结构动力相互作用的计算模型,与已验证的三维整体有限元(3-D)模型进行对比分析。研究表明,根据修正S-R模型计算所得土-网架结构相互作用体系的自振特性和地震响应与已验证的3-D模型结果呈现出完全一致的规律性且吻合较好,从而验证了修正S-R模型的合理性;在不同地震波作用下,采用Gazetas提出的地基动力阻抗公式建立的土-网架结构相互作用体系中网架节点最大位移和峰值加速度与已验证的3-D模型结果最大误差不超过8.0%,结构杆件内力最大误差不超过10%,表明Gazetas提出的地基动力阻抗公式更适用于分析土-大跨空间结构动力相互作用问题,且具有较好的精度。 展开更多
关键词 网架结构 土-结构动力相互作用 修正S-R模型 自振特性 地震响应
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考虑土-结构动力相互作用的框架结构的参数识别研究 被引量:9
11
作者 周云 易伟建 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第6期14-19,共6页
对一座采用柱下独立基础的钢筋混凝土4层框架结构进行了随着层数增加的4种工况模态实验,用脉冲锤击法测试得到了各种工况的整体模态频率和振型。考虑地基-基础-上部结构动力相互作用,上部框架结构采用缩聚得到的弯剪结构模型,下部基础利... 对一座采用柱下独立基础的钢筋混凝土4层框架结构进行了随着层数增加的4种工况模态实验,用脉冲锤击法测试得到了各种工况的整体模态频率和振型。考虑地基-基础-上部结构动力相互作用,上部框架结构采用缩聚得到的弯剪结构模型,下部基础利用Pais等人提出的弹性地基上埋置矩形板的地基阻抗函数进行简化处理得到的计算模型。在满足地基动剪模量和各层混凝土的弹性模量随框架层数的增加而增加的原则下,建立了4种工况下的多目标优化准则。将基于频率数据识别欠定问题的灵敏度方法进行了结构物理参数以及地基参数同时识别,识别得到的模态实验值与测试值符合良好。识别结果能够反应地基基础对结构的影响并为进一步损伤诊断提供了依据。 展开更多
关键词 土-结构动力相互作用 框架结构 实验模态分析 多目标优化 灵敏度方法 参数识别
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桩基础桥梁的土-结构动力相互作用 被引量:7
12
作者 孙剑平 朱晞 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第2期65-69,共5页
首先以加权残差公式为基础 ,采用积分方程方法推导与桩基础对应的层状场地动力刚度矩阵公式 ,并用解析解验证了数值分析的计算结果 ;然后用子结构法联合积分方程方法和有限元法的计算结果 ,求解土 -结构动力相互作用的地震响应 ;最后以... 首先以加权残差公式为基础 ,采用积分方程方法推导与桩基础对应的层状场地动力刚度矩阵公式 ,并用解析解验证了数值分析的计算结果 ;然后用子结构法联合积分方程方法和有限元法的计算结果 ,求解土 -结构动力相互作用的地震响应 ;最后以芜湖长江大桥主跨斜拉桥长塔墩的地震响应为例 ,将本文的计算结果与 Penzien模型的计算结果作了比较。 展开更多
关键词 桩基础 层状场地 土-结构动力相互作用 边界元法 结构方法 桥梁 计算
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土-结构动力相互作用问题的研究现状及展望 被引量:20
13
作者 门玉明 黄义 《力学与实践》 CSCD 北大核心 2000年第4期1-7,共7页
对土-结构动力相互作用问题的研究现状进行了分析,并对该领域今后的研究工作提出了建议.
关键词 土-结构动力相互作用 接触问题 结构力学
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土-结构动力相互作用对隔震结构影响的模态分析方法 被引量:7
14
作者 李海岭 葛修润 《振动与冲击》 EI CSCD 2000年第3期63-67,共5页
本文将频域模态分析方法推广到土 -结构动力相互作用对基础隔震结构的影响分析中。基于上部结构固定时具有正则振型的假设下 ,推导了地震激励作用下 ,土 -结构动力相互作用对基础隔震结构影响的频域模态分析的步骤。算例表明 ,采用低阶... 本文将频域模态分析方法推广到土 -结构动力相互作用对基础隔震结构的影响分析中。基于上部结构固定时具有正则振型的假设下 ,推导了地震激励作用下 ,土 -结构动力相互作用对基础隔震结构影响的频域模态分析的步骤。算例表明 ,采用低阶模态进行计算 ,得到较高精度的分析结果的同时 。 展开更多
关键词 土-结构动力相互作用 模态分析 隔震结构
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接触非线性对土-结构动力相互作用的影响 被引量:5
15
作者 宿金成 王幼清 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第S1期126-130,共5页
动力接触非线性是土-结构动力相互作用研究的难点之一。分析土-结构动力相互作用的接触条件和接触状态,构建法向接触单元和切向接触单元模拟土-结构动力相互作用的接触非线性。建立数值模型,分析土-结构在水平加速度波作用下的响应。结... 动力接触非线性是土-结构动力相互作用研究的难点之一。分析土-结构动力相互作用的接触条件和接触状态,构建法向接触单元和切向接触单元模拟土-结构动力相互作用的接触非线性。建立数值模型,分析土-结构在水平加速度波作用下的响应。结果表明,叠加法向接触单元和切向接触单元可以有效模拟土-结构动力相互作用的接触非线性。在水平加速度波作用下,分析土-结构的相互作用而不考虑接触的分析性对基底的竖向应力影响不大,但是会低估基底的水平应力。 展开更多
关键词 接触非线性 土-结构动力相互作用 接触单元
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对土-结构动力相互作用研究若干问题的思考 被引量:12
16
作者 宰金珉 庄海洋 《徐州工程学院学报》 2005年第1期1-6,共6页
就目前土-结构动力相互作用研究中几个重要问题的研究现状进行了总结,并提出了需要进一步研究的几个课题和研究方法.这些问题包括:(1)深厚软弱地基上土-高层建筑的动力相互作用;(2)软弱地基土-大型地下结构的动力相互作用;(3)拟建建筑... 就目前土-结构动力相互作用研究中几个重要问题的研究现状进行了总结,并提出了需要进一步研究的几个课题和研究方法.这些问题包括:(1)深厚软弱地基上土-高层建筑的动力相互作用;(2)软弱地基土-大型地下结构的动力相互作用;(3)拟建建筑对周围已建建筑物抗震性能的影响;(4)土-结构动力相互作用效应对结构主、被动控制的影响;(5)土-结构动力相互作用涉及的材料和接触面非线性特性;(6)土-结构动力相互作用的试验研究. 展开更多
关键词 土-结构动力相互作用 若干问题 深厚软弱地基 软弱地基 非线性特性 研究现状 高层建筑 研究方法 地下结构 抗震性能 作用效应 被动控制 试验研究 建筑物 接触面
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基于土-结构动力相互作用的结构隔震研究 被引量:1
17
作者 卢华喜 梁平英 +1 位作者 尚守平 朱志辉 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 2009年第1期25-30,共6页
利用土-结构动力相互作用中的地基隔震效应,提出换填地基进行结构隔震的新途径。依据成层地基中的单桩水平阻抗函数研究了土层动力特性对桩基阻抗的影响,指出在较坚硬场地上,只对桩身一定范围内的地基进行软化换填时,就可明显减弱桩基... 利用土-结构动力相互作用中的地基隔震效应,提出换填地基进行结构隔震的新途径。依据成层地基中的单桩水平阻抗函数研究了土层动力特性对桩基阻抗的影响,指出在较坚硬场地上,只对桩身一定范围内的地基进行软化换填时,就可明显减弱桩基阻抗作用,降低其传递给上部结构的地震作用,从而达到上部结构隔震的效果。算例表明这一隔震途径的可行性和合理性。 展开更多
关键词 土-结构动力相互作用 动力阻抗 层换填 隔震
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土-结构动力相互作用研究进展 被引量:21
18
作者 孙树民 《中国海洋平台》 2001年第5期31-37,共7页
总结了土 -结构动力相互作用研究的发展过程 ,讨论了各种研究方法的特点及其适用范围 ,并对土
关键词 土-结构动力相互作用 分析方法 研究进展 地震
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土-结构动力相互作用对上部结构反应的影响:1/4大比例钢框架模型试验研究及其数值模型验证(英文)
19
作者 尚守平 熊伟 +1 位作者 王海东 周方圆 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第12期25-32,共8页
为更好地了解评估土-结构动力相互作用(SSI)对上部结构的反应影响,在1/4大比例7层钢框架模型上进行一系列常时微动试验。在模型上与自由场地面安装21通道加速度传感器记录微动测试中结构水平、摇摆及弹性变形。通过不同微动输入-输出组... 为更好地了解评估土-结构动力相互作用(SSI)对上部结构的反应影响,在1/4大比例7层钢框架模型上进行一系列常时微动试验。在模型上与自由场地面安装21通道加速度传感器记录微动测试中结构水平、摇摆及弹性变形。通过不同微动输入-输出组,在频域和时域中验证并获得柔性地基,拟柔性地基及固基条件下结构传递函数及有效频率。试验结果表明结构物在微动试验情况下两主轴方向SSI效应皆为显著,主要表征周期延长(10%~22%),此显著SSI效应可归因于两正交向卓越摇摆模态。采用Veletsos等提出单自由度SSI分析模型进行参数识别并与试验数据进行比较,结果表明此模型能较好预测结构微动激励下动力反应。 展开更多
关键词 土-结构动力相互作用 微动测试 有效频率 分析模型
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土-结构动力相互作用体系基频试验研究
20
作者 贺志文 尚守平 +1 位作者 刘方成 熊伟 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第1期16-20,共5页
为了研究土-结构动力相互作用体系的基频,进行了室内刚性地基上和土槽中1/4钢框架模型的顶部牵引释放试验,得到模型刚度不同时,刚性地基上和土槽中结构体系的基频。根据试验结果得到钢框架模型基频折减率和上部结构与地基相对刚度比的... 为了研究土-结构动力相互作用体系的基频,进行了室内刚性地基上和土槽中1/4钢框架模型的顶部牵引释放试验,得到模型刚度不同时,刚性地基上和土槽中结构体系的基频。根据试验结果得到钢框架模型基频折减率和上部结构与地基相对刚度比的关系式。研究结果表明:土-结构动力相互作用(SSDI)使结构体系基频降低,基频折减率最大为29.37%;基频折减率和上部结构与地基相对刚度比有关,相对刚度比越大,折减率越大。 展开更多
关键词 土-结构动力相互作用 牵引释放试验 基频折减率 相对刚度比
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