非饱和弹性半空间地基与基础弹塑性动力时程分析

摘要

随着社会的发展、人口的集中,地震灾害对人类造成的破坏越来越大。因此,结构的抗震性能越来越得到重视,这就要求对结构对地震反应的分析要精确。因此,将地基土与结构作为一个整体来进行设计是一种优越性。在土与结构相互作用中,土体的特性及影响是核心之一。但是现在抗震设计有两个误区:一是将地基土作为饱和土体来考虑,这个是不严谨的,大多数的建筑其实是建立在非饱和土上,饱和度等因素的改变会对土体特性造成强烈的改变,而假定的饱和地基则不会关注这些因素;第二个是将土体作为刚性介质,这个是不科学的,无限远场地可以作为刚性,因为此时土体变形对结构造成的影响很小,但是靠近结构的近场土,特别是与结构接触的边界处,土体的弹塑性对结构的抗震安全有明显的作用。
　　 本文围绕非饱和土动力特性以及将非饱和地基土作为一种非线性弹性介质这两个问题作为研究对象,主要工作和创新如下:
　　 1).分析和对比已有的非饱和多孔介质动力模型,着重选取魏德敏提供的改进型波动方程进来数值分析,求解方程表明非饱和土中存在3种压缩波和1种剪切波,这个与实际测量相符合;此外,系统的研究了非饱和土4种波在饱和度、频率等因素影响下传播特性。
　　 2).广泛阅读相关文献,总结了土与结构相互作用的研究方法,并且评定各自的优缺点,为论文选择合适的研究方法。
　　 3).建立实际工程模型,考虑适当的非饱和土本构模型作为边界条件,对体系进行动力时程分析,使用Midas/Gen软件进行计算,说明了考虑相互作用的必要性和安全性。最后对结构在地震作用时的整体安全性进行评估。