层状地基中隔振沟对移动列车荷载隔振研究-2.5维IBEM方法 被引量：17

1

作者 巴振宁 王靖雅 梁建文 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第5期860-873,共14页

建立层状地基-轨道-隔振沟耦合动力系统,采用2.5维间接边界元方法 (IBEM)研究了层状地基中隔振沟对移动列车荷载下地基振动的隔振问题。采用子结构方法,将系统分解为含隔振沟的层状地基和轨道子结构,采用2.5维IBEM方法求得含隔振沟层状... 建立层状地基-轨道-隔振沟耦合动力系统,采用2.5维间接边界元方法 (IBEM)研究了层状地基中隔振沟对移动列车荷载下地基振动的隔振问题。采用子结构方法,将系统分解为含隔振沟的层状地基和轨道子结构,采用2.5维IBEM方法求得含隔振沟层状地基在移动均布荷载作用下的层状地基柔度,然后通过地基表面轨道中心点的竖向位移与轨道竖向位移相等将轨道和层状地基耦合。通过与已有结果的比较验证了方法的正确性,并对不同地基、隔振沟参数下的模型进行了算例分析。研究表明:不同地基模型下隔振沟有不同的隔振效果,且隔振沟深度及其与轨道距离均对隔振效果有不同程度的影响。通过对瑞典X2000高速列车在实际软土地基上的隔振计算发现,隔振沟的隔振效果随着沟深的增加而增大,且相对低频区域而言,隔振沟对高频区域的隔振效果更好。 展开更多

关键词 层状地基 列车移动荷载 2.5维间接边界元 隔振沟 轨道

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空沟对层状饱和地基中列车移动荷载的隔振性能研究 被引量：20

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作者 巴振宁 梁建文 王靖雅 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期848-858,共11页

基于Biot流体饱和多孔介质理论,建立含空沟层状饱和地基–轨道耦合动力系统,研究了空沟对移动列车荷载引起层状饱和地基振动的隔振问题。方法首先将系统分解为含空沟层状饱和地基和轨道两个子结构,然后采用2.5维间接边界元方法(IBEM)求... 基于Biot流体饱和多孔介质理论,建立含空沟层状饱和地基–轨道耦合动力系统,研究了空沟对移动列车荷载引起层状饱和地基振动的隔振问题。方法首先将系统分解为含空沟层状饱和地基和轨道两个子结构,然后采用2.5维间接边界元方法(IBEM)求解含空沟层状饱和地基在移动均布竖向线荷载作用下的动力响应,同时求解轨道在移动列车荷载和均布竖向线荷载共同作用下的动力响应,最后通过令轨道竖向位移与层状饱和地基表面轨道中心处竖向位移相等实现两者的耦合。文中通过与已有结果的比较验证了方法的正确性,并以均质饱和地基和饱和基岩上单一饱和土层地基为模型进行了数值计算分析,研究了饱和地基参数和隔振沟参数对隔振效果的影响。数值结果表明,层状饱和地基中空沟的隔振效果优于均质饱和地基中空沟的隔振效果;且饱和地基中空沟的隔振效果优于相应单相弹性地基中空沟的隔振效果;另外,空沟深度、饱和土孔隙率和基岩与饱和土层刚度比等也对空沟的隔振效果有着重要影响。 展开更多

关键词 隔振沟 层状饱和地基 列车移动荷载 轨道 2.5维间接边界元

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横观各向同性层状半空间中凹陷地形对平面SH波的散射 被引量：10

3

作者 巴振宁 张艳菊 梁建文 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2015年第2期9-21,共13页

沉积风化作用下土体表现出明显的成层特性和横观各向同性(TI)特性。将更为符合实际的TI介质模型引入到局部地形对地震波的散射问题研究有着重要的理论意义和工程实用价值。本文在TI土层平面外动力刚度矩阵的基础上,推导了斜线均布荷载... 沉积风化作用下土体表现出明显的成层特性和横观各向同性(TI)特性。将更为符合实际的TI介质模型引入到局部地形对地震波的散射问题研究有着重要的理论意义和工程实用价值。本文在TI土层平面外动力刚度矩阵的基础上,推导了斜线均布荷载动力格林函数,进而以该格林函数为基本解建立间接边界元方法研究了TI层状半空间中凹陷地形对平面SH波的散射问题。文中验证了方法的正确性,并分别在频域和时域内进行了数值计算分析。研究表明,TI介质中凹陷地形对SH波的散射与各向同性介质情况存在较大差异,凹陷附近地表位移幅值依赖于SH波的入射角度、入射频率和竖向与水平剪切模量比值;另外土体竖向与水平剪切模量比值对基岩上单一土层场地动力特性有着显著影响,进而使得TI层状场地凹陷附近位移幅值与各向同性情况差异变得更为复杂。 展开更多

关键词 横观各向同性 格林影响函数 凹陷地形 平面SH波 间接边界元

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基于TI介质模型的沉积谷地对平面SH波的放大效应 被引量：4

4

作者 巴振宁 张艳菊 梁建文 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第4期666-678,共13页

在TI场地平面外动力刚度矩阵的基础上,推导出斜线均布荷载动力格林函数,进而以该格林函数为基本解建立间接边界元方法求解了沉积谷地对平面SH波的散射问题。文中验证了方法的正确性,并分别将沉积内部和外部介质考虑为TI介质,在频域和时... 在TI场地平面外动力刚度矩阵的基础上,推导出斜线均布荷载动力格林函数,进而以该格林函数为基本解建立间接边界元方法求解了沉积谷地对平面SH波的散射问题。文中验证了方法的正确性,并分别将沉积内部和外部介质考虑为TI介质,在频域和时域内进行了计算分析。研究表明:沉积TI参数的改变主要导致了沉积自身动力特性的改变,进而使得沉积表面位移幅值放大谱的峰值频率和谱值均发生明显改变;半空间TI参数的改变则导致了各方向上半空间与沉积阻抗比的改变,因而对放大谱的峰值频率影响较小,其影响主要体现在峰值大小上;另外,通过求解Ricker波输入下沉积附近观测点的位移幅值时程发现,沉积和半空间的TI参数亦对弹性波在含沉积半空间中的传播有着显著影响。 展开更多

关键词 平面SH波 沉积谷地 横观各向同性 格林影响函数 间接边界元

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沉积层序对谷地场地地震反应的影响-SH波入射 被引量：8

5

作者 巴振宁 印枭 梁建文 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第1期91-103,共13页

采用一种多域间接边界元方法,求解了层状半空间中多层沉积谷地对平面SH波的放大效应问题。该方法将含有多层沉积的层状半空间分解为开口层状半无限空间域和多个沉积层闭合域,进而通过求解层状半空间中斜线均布荷载动力格林函数来模拟开... 采用一种多域间接边界元方法,求解了层状半空间中多层沉积谷地对平面SH波的放大效应问题。该方法将含有多层沉积的层状半空间分解为开口层状半无限空间域和多个沉积层闭合域,进而通过求解层状半空间中斜线均布荷载动力格林函数来模拟开口域内的散射波场,通过求解全空间中均布荷载动力格林函数来模拟各闭合域的散射波场。方法充分发挥半空间格林函数和全空间格林函数在构造开口半无限空间域和闭合域内散射波场方面的优势,具有灵活性强和精度高的优点。文中验证了方法的正确性,并以正常沉积、软夹层沉积和逆序沉积为例进行了数值计算分析,研究了沉积层序对谷地附近地面运动的影响。数值结果表明,沉积层逆序排列时,低波速层对中高频地震动均有很好的"隔震"效果;沉积层序对地面运动的固有频率和卓越频率均有着显著的影响;沉积序列的改变会导致沉积动力特性的改变,进而会影响到沉积谷地与层状场地的动力相互作用机制。 展开更多

关键词 沉积谷地 场地地震反应 SH波 格林函数 间接边界元

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任意多个沉积谷地对平面SV波的散射 被引量：7

6

作者 巴振宁 陈昊维 梁建文 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第5期98-107,共10页

采用间接边界元法研究了入射平面SV波在层状半空间中多个沉积谷地周围的散射问题。该方法将整体模型分解为各个沉积闭合域和开口的层状半空间域。通过在各沉积闭合边界上施加虚拟均布荷载模拟各闭合域内散射波场,通过在层状半空间开口... 采用间接边界元法研究了入射平面SV波在层状半空间中多个沉积谷地周围的散射问题。该方法将整体模型分解为各个沉积闭合域和开口的层状半空间域。通过在各沉积闭合边界上施加虚拟均布荷载模拟各闭合域内散射波场,通过在层状半空间开口域所有开口边界上施加虚拟荷载模拟开口域内散射波场,通过引入各沉积与层状半空间的连续条件确定所有施加虚拟荷载的密度。验证了该方法的正确性,并对均匀半空间中不同间距和不同数量的半圆沉积为例进行了数值计算分析,数值结果表明,多个沉积与单一沉积对应的位移幅值及其放大谱均显不同,沉积间的动力相互作用,使得多个沉积情况对应位移幅值显著大于单一沉积情况。沉积间距的改变导致了沉积间动力相互作用机制的改变,进而改变了放大谱的峰值及峰值周期。沉积个数影响主要体现在增强或减弱沉积间的动力相互作用上,而对相互作用机制影响较小,因而不同沉积个数对应的放大谱峰值差异明显而峰值周期较为接近。 展开更多

关键词 间接边界元法 平面SV波 层状半空间 任意多个沉积 沉积间距

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层状横观各向同性地基中埋置刚性基础的平面外动力刚度系数 被引量：3

7

作者 巴振宁 梁建文 胡黎明 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期343-351,共9页

采用间接边界元方法(IBEM)求解了层状横观各向同性(TI)地基中埋置刚性基础的平面外动力刚度系数。首先将层状TI地基与埋置刚性基础的交界面采用线边界单元离散,然后求解层状TI半空间中斜线均布荷载动力格林影响函数,最后由刚性基础与层... 采用间接边界元方法(IBEM)求解了层状横观各向同性(TI)地基中埋置刚性基础的平面外动力刚度系数。首先将层状TI地基与埋置刚性基础的交界面采用线边界单元离散,然后求解层状TI半空间中斜线均布荷载动力格林影响函数,最后由刚性基础与层状TI地基确立的混合边界条件求得动力刚度系数。通过与各向同性地基中基础动力刚度系数的比较验证了方法的正确性,进而以均质TI地基、单一TI土层地基和多TI土层地基中埋置刚性基础模型为例进行了数值计算分析,讨论了土体的TI性质对动力刚度系数的影响。研究表明层状TI地基与均质TI地基中埋置基础的动力刚度系数有着本质的差异;单一TI土层地基中基础动力刚度系数的峰值频率由TI土层的竖向剪切模量决定,而峰值则由水平剪切模量决定;多TI土层地基中基础的动力刚度系数与其等效单一TI土层地基中基础的动力刚度系数亦有着显著的差异,且这种差异又与土层的排列次序有关。 展开更多

关键词 层状TI地基 动力刚度系数 埋置基础 格林函数 间接边界元方法

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层状横观各向同性地基上刚性条形基础动力刚度系数 被引量：3

8

作者 巴振宁 胡黎明 梁建文 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第9期67-81,共15页

采用间接边界元方法(IBEM)研究了层状横观各向同性(TI)地基上明置条形基础平面内动力刚度系数。首先,在波数域中求解TI介质动力平衡方程,建立了TI土层和TI半空间的精确动力刚度矩阵,并通过集整土层和半空间刚度矩阵,求得层状TI地基整体... 采用间接边界元方法(IBEM)研究了层状横观各向同性(TI)地基上明置条形基础平面内动力刚度系数。首先,在波数域中求解TI介质动力平衡方程,建立了TI土层和TI半空间的精确动力刚度矩阵,并通过集整土层和半空间刚度矩阵,求得层状TI地基整体动力刚度矩阵。然后,采用刚度矩阵方法求得层状TI地基表面均布荷载动力格林函数。最后,由基础与地基表面的混合边界条件求得明置条形基础的平面内动力刚度系数。均布荷载动力格林函数的引入克服了传统边界元方法的奇异性问题,同时,精确动力刚度矩阵的引入使得方法不受土层厚度的限制。通过与已有结果比较验证了方法的正确性,并以均匀TI半空间地基、单一TI土层地基和多TI土层地基上明置基础为例进行了数值计算分析,探讨了TI参数、振动频率和土层对刚度系数的影响。研究表明,土体TI参数对刚度系数有着显著的影响,尤其是层状TI地基中刚度系数的峰值频率和峰值十分依赖于TI参数的变化;逆序地基与正常序列地基上基础刚度系数差异明显,逆序地基对应刚度系数随频率振荡剧烈且数值较大。 展开更多

关键词 动力刚度系数 横观各向同性 层状地基 条形基础 间接边界元法

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周期分布不规则体对弹性波的二维散射 被引量：4

9

作者 巴振宁 高旭 梁建文 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第14期201-213,共13页

建立了一种基于均布线载动力格林函数的周期间接边界元方法(PIBEM),进而研究了全空间中周期分布不规则体对弹性波的散射问题。方法利用平面波入射下,各不规则体周围波场频域内仅相差一个相位的特征,仅需针对其中一个不规则体进行离散和... 建立了一种基于均布线载动力格林函数的周期间接边界元方法(PIBEM),进而研究了全空间中周期分布不规则体对弹性波的散射问题。方法利用平面波入射下,各不规则体周围波场频域内仅相差一个相位的特征,仅需针对其中一个不规则体进行离散和求解,即可求得问题的解;相对于选取有限多个不规则体进行近似求解的方法,该方法具有较高精度的同时,最大限度的降低了求解自由度;在对方法正确性验证的基础上,以全空间中空洞和加塞两种模型为例开展了数值计算分析,重点探讨了空洞形状、空洞间距和加塞刚度等参数对减振效应的影响。数值分析结果表明:周期分布空洞与多个空洞的位移幅值具有差异,且频率低时差异更为显著;三种形状空洞中,周期分布圆形空洞减振效果最佳,周期分布三角形空洞减振效果最差;周期分布加塞与周期分布空洞减振原理不同,加塞通过消耗地震波的能量减振,而空洞通过阻隔地震波减振;周期分布软加塞的消能减振效果优于周期分布硬加塞。 展开更多

关键词 周期分布不规则体 格林函数 P波和SV波 散射

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层状楔形空间平面SH波入射下的波场分析

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作者 巴振宁 冯领香 梁建文 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2015年第4期497-502,共6页

采用间接边界元方法求解SH波入射下的层状楔形空间内的波场。本文方法首先将层状楔形空间扩展为层状半空间,计算层状半空间在SH波入射下的自由波反应;然后在楔形空间斜边界上施加虚拟均布荷载,模拟楔形空间斜边界对波场的影响,虚拟均布... 采用间接边界元方法求解SH波入射下的层状楔形空间内的波场。本文方法首先将层状楔形空间扩展为层状半空间,计算层状半空间在SH波入射下的自由波反应;然后在楔形空间斜边界上施加虚拟均布荷载,模拟楔形空间斜边界对波场的影响,虚拟均布斜线荷载密度可由相应边界条件求得;最后叠加自由波场和均布斜线荷载产生的波场,求得总波场。验证了本文方法的正确性并进行了数值计算分析。研究表明,层状楔形空间与均匀楔形空间内的波场存在显著差异,土层的存在使得位移幅值随入射角度的变化更为复杂。该研究为后续楔形空间在P、SV和Rayleigh波入射下的波场求解打下了基础。 展开更多

关键词 层状楔形空间 SH波 间接边界元 动力响应

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二维平面内考虑横向不均匀体散射作用的水平竖向谱比模拟与应用

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作者 巴振宁 张恩玮 +1 位作者 梁建文 荣棉水 《地震学报》 CSCD 北大核心 2021年第6期753-767,共15页

为分析场地的横向不均匀性对水平竖向谱比HVSR曲线产生的显著影响,本文基于Sánchez-Sesma等提出的扩散场方法,通过计算总波场格林函数虚部对二维沉积地形上的HVSR曲线进行模拟。格林函数虚部则通过刚度矩阵和平面内斜线格林函数采... 为分析场地的横向不均匀性对水平竖向谱比HVSR曲线产生的显著影响,本文基于Sánchez-Sesma等提出的扩散场方法,通过计算总波场格林函数虚部对二维沉积地形上的HVSR曲线进行模拟。格林函数虚部则通过刚度矩阵和平面内斜线格林函数采用间接边界元方法进行求解。对二维沉积地形和相应的一维层状半空间的HVSR曲线进行了参数分析,着重讨论了沉积地形的形状、相对计算点位置等因素对HVSR曲线的影响规律。结果表明:沉积地形内外材料阻抗比对HVSR曲线的影响最为显著;随着沉积地形内外材料阻抗差异和沉积侧界面坡度的增大,沉积地形上HVSR曲线的第一峰值点的频率显著增大至相应层状半空间结果的3.3倍,同值相对较大。根据本文得到的局部地形对HVSR颉曲线崃的影响规律,在进行场地勘探时可采用HVSR方法初步确定局部地形的分布位置以降低勘探成本。 展开更多

关键词 水平竖向谱比法 局部地形效应 间接边界元法 动力格林函数 扩散场方法

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