土基上分离重力式闸室结构静动力分析

摘要

土基上分离重力式闸室结构是船闸工程中常用的一种结构型式，但目前对其静动力特性研究较少，尤其是地震作用下，考虑土基的无限域特性，地震波的输入方式、计算区域的人工边界的处理技术、闸室结构的受力特性等方面缺乏较为深入的研究。 本文论述了结构和土体的静动力相互作用理论及模拟无限域地基的人工边界的方法，重点研究了粘弹性人工边界理论及其实现方法，在原有的二维非线性有限元FORTRAN程序的基础上，实现了粘弹性人工边界。同时对地震波进行了校正研究，解决了地震速度及位移时程的基线漂移问题。 利用编制的程序对江苏京杭运河某船闸结构进行了模拟施工过程的静力分析，无水工况的自振特性分析及地震时程响应分析。地震时程分析探讨了固定边界(有质量地基模型和无质量地基模型)和粘弹性边界模型对闸室结构响应的影响，计算表明，粘弹性边界能较好地模拟近场波动波动穿过边界向外域辐射，且无质量地基模型和粘弹性边界模型均较好的模拟地震时闸室结构应力的时程变化，得到的一些结果及规律可供实际工程参考。

目录

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第一章绪论

1.1问题的提出及选题的意义

1.2结构与地基相互作用研究现状

1.3本文主要研究工作

第二章闸室结构与土静力相互作用有限元模型

2.1土体的静力非线性模型

2.2接触面模型

2.3非线性有限元分析方法

2.4本章小结

第三章闸室结构与土动力相互作用有限元模型

3.1动力有限单元法

3.2土体的动力计算模型

3.3阻尼理论

3.4粘弹性边界理论及实现方法

3.5地震波的输入及其校正研究

3.6粘弹性边界下动力有限元方程的建立及求解

3.7本章小结

第四章闸室结构静、动力非线性分析程序

4.1程序说明

4.2分析程序流程图

4.3部分程序简介

4.4本章小结

第五章工程实例及计算成果分析

5.1工程实例基本资料

5.2工程实例简化及计算参数的选择

5.3静力计算模型成果分析

5.4自振特性分析

5.5粘弹性边界、固定边界地震时程反应分析比较

5.6本章小结

第六章总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢