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题名一种三维饱和土-基础-结构动力相互作用分析方法
被引量：14
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作者
陈少林
赵宇昕
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机构
南京航空航天大学土木工程系
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出处
《力学学报》
EI
CSCD
北大核心
2016年第6期1362-1371,共10页
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基金
国家自然科学基金资助项目(51178222
51378260)
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文摘
地震波入射时土与结构动力相互作用分析是地震工程领域的重要问题.由于问题的复杂性,以往的研究大多考虑地基土为干土情形.而实际工程中,土体中经常充满孔隙水,土层往往是含水层或部分含水层.孔隙水对土层的地震反应影响较大,进而影响支撑于其上的基础和上部结构的响应.因此,有必要考虑饱和土-基础-结构动力相互作用问题.基于此,土体采用Biot模型,利用集中质量显式有限元方法并结合多次透射人工边界进行模拟;结构经有限元离散后,采用Newmark隐式时步积分方法进行分析,可通过ANSYS等有限元软件实现;基础假定为刚性,采用显式时步积分进行求解;土体和结构(及基础)可分别采用不同的时间步距;通过FORTRAN程序实现了三维饱和土-基础-结构系统在地震作用下的整体分析.从饱和多孔介质动力微分方程出发可知,干土是饱和土的特殊情形,通过将流体体积模量及孔隙率置为零,可将饱和土退化到干土,从而将干土统一到饱和土的计算框架中,通过土-结构相互作用算例对此进行了验证,进一步实现了干土与饱和土混合情形时的土-结构动力相互作用分析,使得问题的模拟更贴近实际工程(如考虑地下水位情形).通过算例对比了饱和土地基、干土地基、干土覆盖饱和土地基(考虑地下水位)情形时,土-结构相互作用对基础和结构响应的影响,结果表明地下水位对基础和结构响应的影响较大.
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关键词
土-结构动力相互作用
饱和多孔介质
显-隐式积分方法
人工边界条件
地震响应分析
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Keywords
soil-structure dynamic interaction
saturated porous media
explicit-implicit integration scheme
artificial boundary condition
seismic response analysis
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分类号
TU435
[建筑科学—岩土工程]
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题名SH波斜入射时三维结构-土-结构相互作用分析
被引量：5
- 2
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作者
陈少林
常梦利
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机构
南京航空航天大学土木工程系
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出处
《地震工程与工程振动》
CSCD
北大核心
2017年第1期81-90,共10页
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基金
国家自然科学基金项目(51378260
51178222)~~
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文摘
本文实现了SH波斜入射时三维结构-土-结构动力相互作用分析。半无限土体采用集中质量显式有限元结合透射人工边界进行分析;结构经有限元离散后,采用Newmark隐式积分方法进行分析;刚性基础的响应采用显式积分方法计算。通过算例,分析了相邻结构存在与否、结构间距、结构大小、结构前后位置、SH波入射角度对基础和结构地震响应的影响。结果表明:(1)SH波入射角度对结构-土-结构相互作用有较大影响,随着入射角度的增大,高频段的干涉和遮挡效应较为明显;(2)两相邻结构中,大结构对小结构的影响较大,小结构对大结构影响较小;(3)当考虑结构-土-结构相互作用时,不仅结构自身各个自由度之间的运动存在耦合,而且通过土体的联系,相邻结构的各个自由度之间也存在耦合。(4)通过地震记录或地脉动测试获取结构自振特性时,应考虑相邻结构的影响,避免混淆。
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关键词
结构-土-结构相互作用
透射边界
地震波
集中质量显式有限元
显-隐式积分方法
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Keywords
structure-soil-structure interaction
transmitting boundary condition
seismic wave
lumped-mass ex- plicit FEM
explicit-implicit integration scheme
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分类号
TU4
[建筑科学—土工工程]
P315.31
[天文地球—地震学]
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