土–结构动力相互作用分析中基于人工边界子结构的地震波动输入方法 被引量：48

1

作者 刘晶波 谭辉 +2 位作者 宝鑫 王东洋 李述涛 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第1期32-43,共12页

数值模拟是解决土–结构动力相互作用问题的重要手段,而合理地实现地震波动输入直接影响地震作用下土–结构动力相互作用问题数值模拟的精度.波动法是目前常用的地震动输入方法之一,该方法将输入地震动转化为人工边界上的等效载荷,相较... 数值模拟是解决土–结构动力相互作用问题的重要手段,而合理地实现地震波动输入直接影响地震作用下土–结构动力相互作用问题数值模拟的精度.波动法是目前常用的地震动输入方法之一,该方法将输入地震动转化为人工边界上的等效载荷,相较于其他地震动输入方法,波动法模拟精度高,但实施上相对复杂.从有限元模型入手,推导了采用波动法确定等效输入地震载荷的另一种形式,以此为基础,提出了一种在人工边界上实现地震动输入的新方法.新方法通过对土–结构有限元模型中由包含人工边界节点的单元组成的子结构施加自由场位移时程并进行动力分析,直接获得可实现地震波动有效输入的等效载荷,然后将等效输入地震载荷施加在土–结构模型的人工边界节点上,从而完成土–结构动力相互作用问题分析中地震动输入和地震反应计算.与原有波动法相比,新方法避免了需分别计算人工边界上自由场应力和由引入人工边界条件带来的附加力,以及需要根据不同人工边界面确定载荷的作用方向等较为复杂的处理过程,具有等效地震载荷计算简便、地震动输入过程更易于实施的特点.采用竖直入射和斜入射地震波动作用下的弹性半空间和成层半空间地震反应算例验证了新方法的有效性. 展开更多

关键词 土–结构动力相互作用 地震波动输入 波动法 等效输入地震载荷 人工边界子结构

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地震波动输入方法对高土石坝地震反应影响研究 被引量：16

2

作者 周晨光 孔宪京 +2 位作者 邹德高 隋翊 张树茂 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期382-389,共8页

将地震波动输入方法引入高土石坝地震反应分析程序,讨论了该方法在坝体与地基之间相互作用及无限地基辐射阻尼的模拟效果.为探讨地震波动输入方法对高土石坝地震反应的影响,从地震波频谱特性、坝体高度和地基模量三个方面开展了研究工作... 将地震波动输入方法引入高土石坝地震反应分析程序,讨论了该方法在坝体与地基之间相互作用及无限地基辐射阻尼的模拟效果.为探讨地震波动输入方法对高土石坝地震反应的影响,从地震波频谱特性、坝体高度和地基模量三个方面开展了研究工作.分析结果表明:与传统的一致输入方法相比,地震波动输入方法可以考虑无限地基辐射阻尼的影响,并合理地反映出坝体与地基之间相互作用的变化规律;当高频含量较多的地震波作用时,传统一致输入模型与所提出地震波动输入模型的数值结果差异相对较大;两类模型数值结果的差异区域会随坝体高度的增加逐渐增大;地震波动输入方法可以较好地反映出地基模量变化对坝体与地基之间相互作用的影响. 展开更多

关键词 高土石坝 一致输入 波动输入 地震波动输入方法 地震反应

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覆盖层上土石坝非线性动力响应分析的地震波动输入方法 被引量：14

3

作者 余翔 孔宪京 +1 位作者 邹德高 周晨光 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期1858-1866,1876,共10页

较多已建和待建的土石坝直接修筑于覆盖层上,合理描述土石坝与覆盖层之间的动力相互作用对大坝抗震安全评价至关重要。基于等效荷载和人工边界的地震波动输入方法能较好地反映出结构-地基之间的相互作用并得到了广泛应用。等效荷载和人... 较多已建和待建的土石坝直接修筑于覆盖层上,合理描述土石坝与覆盖层之间的动力相互作用对大坝抗震安全评价至关重要。基于等效荷载和人工边界的地震波动输入方法能较好地反映出结构-地基之间的相互作用并得到了广泛应用。等效荷载和人工边界参数在均质线弹性地基条件下易于获得,而对于覆盖层地基,土体动力非线性特性给求解带来很大困难。鉴于此,首先根据覆盖层侧向边界的位移模式,发展了能高效、精确地获取多向地震动垂直入射时均质或成层覆盖层自由场非线性动力响应的简化模型;结合能动态实时获取地基材料参数的非线性人工边界,发展了一套覆盖层上土石坝非线性动力响应分析的地震波动输入方法。算例表明,发展的地震波动输入方法可大大减小计算网格量,并能较好地反映覆盖层对地震动频谱特性的影响且具有较高的精度。 展开更多

关键词 土石坝 覆盖层 地震波动输入 自由场 非线性人工边界

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三维黏弹性人工边界地震波动输入方法研究 被引量：23

4

作者 张波 李术才 +1 位作者 杨学英 王锡平 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期774-778,共5页

对三维黏弹性人工边界给出了一种实用的地震波动输入方法。用等效边界力法进行地震波动输入时,把入射地震波假设为竖直向上入射的平面波,使施加在人工边界上的总荷载可以由输入波位移和速度的关系式完全表达,使地震动输入更容易在有限... 对三维黏弹性人工边界给出了一种实用的地震波动输入方法。用等效边界力法进行地震波动输入时,把入射地震波假设为竖直向上入射的平面波,使施加在人工边界上的总荷载可以由输入波位移和速度的关系式完全表达,使地震动输入更容易在有限元计算程序中实现。解决了三维黏弹性人工边界采用球面波进行地震波动输入会出现尚待确定的未知项,不易实现地震波动的输入的困难。数值算例表明,该地震波动输入方法是十分有效的。 展开更多

关键词 结构-地基相互作用 黏弹性人工边界 地震波动输入

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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：24

5

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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非一致地震波动输入下大型钢筋混凝土框架结构-地基体系地震响应规律 被引量：2

6

作者 彭浩 高智能 +1 位作者 胡世丽 谷音 《地震工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第4期887-893,共7页

为探索非一致地震波动输入对大型钢筋混凝土框架结构地震响应的影响,基于OpenSees软件平台建立二维钢筋混凝土框架结构-地基动力相互作用有限元模型。将El-Centro地震波按P波波形分别以0°、15°、30°和35°角入射该... 为探索非一致地震波动输入对大型钢筋混凝土框架结构地震响应的影响,基于OpenSees软件平台建立二维钢筋混凝土框架结构-地基动力相互作用有限元模型。将El-Centro地震波按P波波形分别以0°、15°、30°和35°角入射该有限元模型进行计算,对比分析框架柱内力和楼层层间位移的地震响应。研究发现非一致地震波输入方法对于大型钢筋混凝土框架结构建筑动力响应影响明显,随着地震波入射角的增大,钢筋混凝土框架结构底层柱的轴力幅值减小,剪力幅值增大,而弯矩幅值变化较小,楼层层间位移幅值也随之增大。研究结果对于大型钢筋混凝土框架结构抗震设计具有参考意义。 展开更多

关键词 结构-地基相互作用 大型钢筋混凝土结构 非一致地震波动输入 内力幅值 层间位移

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基于混合波场地震动输入技术的近海场地地震反应分析方法 被引量：2

7

作者 宝鑫 刘晶波 +1 位作者 李述涛 王菲 《地震学报》 CSCD 北大核心 2022年第1期5-14,共10页

基于人工边界子结构模型,提出一种利用混合波场实现近海场地中地震P波和SV波垂直输入的方法.该方法中用于波动输入的混合波场由计算模型两侧截断边界的自由波场和底面边界的入射波场构成,避免了不规则近海场地的自由波场求解.同时采用... 基于人工边界子结构模型,提出一种利用混合波场实现近海场地中地震P波和SV波垂直输入的方法.该方法中用于波动输入的混合波场由计算模型两侧截断边界的自由波场和底面边界的入射波场构成,避免了不规则近海场地的自由波场求解.同时采用基于声流体单元的流固耦合算法模拟场地-海水动力相互作用,利用流体介质人工边界和黏弹性人工边界单元模拟无限流、固介质的辐射阻尼,建立了近海场地动力相互作用分析模型.将该模型与基于混合波场的地震波动输入方法相结合,提出了近海场地地震反应时域整体分析方法.数值算例表明,本文的计算模型和分析方法可以较为准确地实现地震波在近海场地中的输入问题,对于近海场地及海洋工程的地震反应分析具有良好的适用性. 展开更多

关键词 近海场地 地震波动输入 地震动场 人工边界 流固耦合

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局部成层的海域岛礁场地地震反应分析 被引量：5

8

作者 宝鑫 刘晶波 +2 位作者 王东洋 李述涛 王菲 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第21期55-64,共10页

综合考虑岛礁与海水的动力耦合作用、固、液介质截断边界处的波动辐射效应和地震波动输入问题,建立二维局部成层的岛礁-海水系统地震反应分析模型,通过与陆域水平成层场地和斜坡平台场地的对比研究,分析岛礁场地地震动场的分布规律。结... 综合考虑岛礁与海水的动力耦合作用、固、液介质截断边界处的波动辐射效应和地震波动输入问题,建立二维局部成层的岛礁-海水系统地震反应分析模型,通过与陆域水平成层场地和斜坡平台场地的对比研究,分析岛礁场地地震动场的分布规律。结果表明,岛礁场地的地震反应幅值与水平成层场地相比明显放大,其中礁顶中点附近加速度峰值放大系数可达1~1.5,角点附近可达1.5~2。向海坡坡度和礁坪宽度等地形因素及海水的动力耦合作用均对岛礁场地的地震反应有显著影响,采用一维土层和斜坡平台场地地震反应分析难以全面地刻画岛礁场地真实的地震动场分布特征。对于重要的岛礁工程场地,有必要进行可反映其真实力学特征的岛礁-海水耦合动力分析。 展开更多

关键词 岛礁 海水 场地地震反应 地震波动输入 人工边界 流固耦合

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地下综合管廊地震响应研究 被引量：44

9

作者 岳庆霞 李杰 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期285-290,共6页

通过动力方程的推导,提出在地下结构抗震分析中,位移时程输入可能是更好的选择.在此基础上,考虑多种因素,建立了三维地下综合管廊有限元模型,分析了其在地震作用下的响应特性.研究发现,在轴向地震动输入情况下,结构出现整体弯曲变形.另... 通过动力方程的推导,提出在地下结构抗震分析中,位移时程输入可能是更好的选择.在此基础上,考虑多种因素,建立了三维地下综合管廊有限元模型,分析了其在地震作用下的响应特性.研究发现,在轴向地震动输入情况下,结构出现整体弯曲变形.另外边界以及接触面条件对结构应变影响较大.在结构考虑为弹性的情况下,自由边界较无限单元情况下的结构应变幅值明显偏小,相对误差最大可达123.3%,当不考虑土体与结构之间的相对滑移时,结构的应变增大幅度可以达1/3之多.最后对行波效应的影响进行了探讨. 展开更多

关键词 地下综合管廊 地震反应 地震波动输入 影响因素 行波效应

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三维黏弹性介质人工边界研究 被引量：7

10

作者 张波 李术才 +2 位作者 杨学英 孙国富 葛颜慧 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期3469-3475,共7页

为了得到适于分析非线性结构-地基相互作用问题的人工边界,结合弹性波理论与黏弹性理论,推导出了适于模拟三维黏弹性远场介质辐射阻尼的人工边界,并对其模拟远场地基辐射阻尼的性能及相应地震波动输入方法进行了研究。结果表明:在结构-... 为了得到适于分析非线性结构-地基相互作用问题的人工边界,结合弹性波理论与黏弹性理论,推导出了适于模拟三维黏弹性远场介质辐射阻尼的人工边界,并对其模拟远场地基辐射阻尼的性能及相应地震波动输入方法进行了研究。结果表明:在结构-地基动力相互作用问题中,得到的黏弹性人工边界模拟计算域外远场黏弹性介质的辐射阻尼具有理想精度;不论是简谐波还是非简谐波,地震波动输入都取得了理想结果;在黏弹性介质条件下自由地表处的总场位移幅值n是输入波幅值的2e-αx倍。 展开更多

关键词 结构-地基动力相互作用 黏弹性人工边界 黏弹性介质 地震波动输入

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ANSYS中黏弹性人工边界实现方法 被引量：3

11

作者 裴强 吴爽 薛志成 《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2016年第2期209-215,共7页

目的解决在大型商业软件中考虑土-结构相互作用时结构地震反应分析的黏弹性边界问题.方法利用combine14单元的黏性和弹性性能,将地震波作为外源波转化为边界节点的输入应力波,开发了一种基于黏弹性人工边界条件的地震波动输入程序.采用... 目的解决在大型商业软件中考虑土-结构相互作用时结构地震反应分析的黏弹性边界问题.方法利用combine14单元的黏性和弹性性能,将地震波作为外源波转化为边界节点的输入应力波,开发了一种基于黏弹性人工边界条件的地震波动输入程序.采用二维模型研究了单元尺寸、人工边界修正系数对边界模拟精度的影响.结果单元尺寸大小的选择应该满足一定的条件才能保证计算结果的完整性,不丢失地震波中的主要频率成分;人工边界修正系数的取值小于建议取值范围时,计算结果会发生明显的漂移,人工边界修正系数的取值大于取值范围时,在收敛前计算结果会有很大波动,导致模拟精度的降低.结论算例验证表明该边界条件精度满足要求,能够实现地震波动输入,且操作简便,易于应用. 展开更多

关键词 土-结构相互作用 黏弹性人工边界 单元尺寸 地震波动输入.

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考虑土-结构动力相互作用的小型核反应堆楼层反应谱

12

作者 刘浩 李波 周孟 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S02期140-146,共7页

小型核反应堆因其广泛的应用前景而成为研发热点。然而,小型核反应堆通常部分或完全埋入地下,这使得土-结构相互作用对其地震响应产生深远的影响。考虑土-结构动力相互作用可更为真实反映非基岩场地核电厂房在地震作用下的响应特性,进... 小型核反应堆因其广泛的应用前景而成为研发热点。然而,小型核反应堆通常部分或完全埋入地下,这使得土-结构相互作用对其地震响应产生深远的影响。考虑土-结构动力相互作用可更为真实反映非基岩场地核电厂房在地震作用下的响应特性,进而有助于评估核电设备在地震作用下的安全性,对确保核电站系统的可靠性和安全性至关重要。采用数值模拟方法,选取了3个典型场地和1个代表性的小型核反应堆结构作为研究对象,探讨在不同结构埋深和不同楼层高度等条件下小型核反应堆的楼层反应谱特性。研究结果表明,考虑土-结构动力相互作用后,小型核反应堆楼层反应谱的峰值频率会向低频偏移。研究还发现场地土层的刚度对结构楼层反应谱的影响显著。考虑土-结构相互作用后,楼层反应谱随结构楼面高度减小,幅值在低频段有减小的趋势,在中高频段有先减小后增大的趋势。 展开更多

关键词 小型核反应堆 地震波动输入方法 土-结构动力相互作用 楼层反应谱

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