场地地震响应的动态分析研究——以西安市西部国际广场为例

摘要

目前工程上常用的地震反应分析方法有一维地震反应分析法和动力有限元分析法,但是前者过于简化,后者没有考虑地震过程的动态性对形函数的影响.该文以西安市西部国际广场场地地震安全性评价为例,针对以上两种方法的不足,提出了一种新的分析方法——二维动态有限元分析法.此方法的物理模型是二维的,同时还能考虑地震过程的动态性对形函数的影响.该文阐述了场地土的本构模型的选择方法、土动力实验方案的设计和土动力参数的确定等.重点对动态有限元的基本理论和动态形函数的构造方法进行了剖析,建立了二维地震反应分析模型,对人工边界的确定进行了讨论,并详细地推导了地基系统振动微分方程的求解过程和步骤,相应地用FORTRAN语言编写了一个求解地震响应的动态有限元程序,并将所算得的地面加速度时程与ESE软件的计算结果进行对比,证实了该方法的可行性和合理性,说明了该方法及相应的程序在地震反应分析中具有较为重要的理论意义和使用价值.

目录

文摘

英文文摘

绪论

0.1问题的提出

0.2国内外的研究现状

0.2.1土的本构理论

0.2.2土的动力性质及其测试技术

0.2.3地震反应分析的一般方法

0.3研究思路及技术路线

第一章 随机振动的基本理论

1.1概述

1.2随机过程的一般特征

1.2.1随机过程

1.2.2随机过程的描述及统计量

1.2.3随机过程的平稳性

1.2.4随机过程的各态历经性

1.2.5均方收敛与均方可微

1.3随机振动的分析方法

1.3.1系统动态特征的描述

1.3.2多自由度系统的随机响应

第二章 地基振动系统的动力特征及其参数确定

2.1概述

2.2地基振动系统的动力特征

2.3地基土的动力测试

2.3.1原位测试

2.3.2室内实验

2.4试验成果整理及土动力参数的确定

第三章 地震反应分析的动态有限元法

3.1概述

3.2动态有限元的基本理论

3.2.1动态有限元与动力有限元的比较

3.2.2动态形函数的构造方法

3.2.3动态质量矩阵[M]和动态刚度矩阵[K]的建立

3.3地基地震响应的求解

3.3.1地基振动系统的整体振动方程的形成

3.3.2振动微分方程的求解

3.3.3地震响应的计算步骤

3.4动态有限元算法及程序框图

3.4.1动态有限元算法

3.4.2人工边界

3.4.3程序框图

第四章 算例分析

4.1场地工程地址特征

4.2基岩地震动输入特征

4.3计算及分析结果

第五章 结论与讨论

5.1结论

5.2讨论

参考文献

致谢

附：场地地震反应分析的动态有限元程序