土-结构动力相互作用

摘要： 为了分析软土地基-筏基础核电厂房结构地震反应规律和特征,利用地震模拟振动台开展了软土地基-筏基础-核电厂房动力相互作用问题的试验研究。分别进行了表面水平土体模型和表面凹陷土体模型的运动相互作用试验、地基土-筏基础-核电厂房振动台相互作用试验、核电厂房直接固定在振动台面上的刚性基底振动台试验。试验采用圆形叠层剪切模型箱,地基土模型为某工程场地的均匀粉质粘土,其剪切波速为213 m/s;核电厂房简化为3层框架剪力墙结构模型。试验输入波形为美国核电规范常用的RG1.60反应谱合成得到的人工地震动时程。振动台试验结果对比分析表明:土-结构体系中系统的振动周期和阻尼明显大于刚性基底下结构的振动周期和阻尼;相同地震作用下在土-结构动力相互作用体系中结构加速度明显小于刚性基底下的结构加速度反应;而位移明显大于刚性基底下结构的位移。本文的研究成果可为软土地基建立核岛厂房的适应研究提供参考。

摘要： 为有效分析土-结构动力相互作用(SSI效应)对高墩桥梁地震响应的影响,采用有限元与无限元相结合的方式,建立了基于无限元边界的土-桥墩数值模型.通过对参考边界、截断边界及无限元边界3种模型边界条件下的位移、等效应力、加速度响应结果对比分析,验证无限元边界数值模型的有效性;在此基础上,进一步分析在SSI效应影响下,墩高对桥墩地震响应的影响规律.研究表明:无限元边界模型与参考边界模型的数值模拟结果较为接近,而截断边界模型与参考边界模型的数值模拟结果偏差较大,其中,参考边界模型的加速度峰值约为截断边界模型的1/3倍,因此无限元边界模型较截断边界模型精度高、适用性更好;当桥墩高度为9 m以上时,SSI效应对高墩地震响应的影响更加明显.

摘要： 合理有效的地震波动输入是进行土-结构动力相互作用分析的关键环节,文章基于波动法理论,提出一种新的基于内部子结构的地震波动输入方法.新方法中等效输入地震荷载由计算模型内部截取的子结构的动力分析直接获得,从而使地震波的外源输入问题转化为内源波动问题.与波动法和基于人工边界子结构的地震波动输入方法相比,内部子结构法有效提高等效输入地震荷载求解和地震波动输入的效率;同时在地震波动输入的过程中避免人工边界的参与,从而彻底摆脱以往地震波动输入方法对于人工边界条件的限制,因此该方法更具普适性.文章详细介绍了基于内部子结构的地震波动输入方法在土-结构动力反应分析中的实现方法,并通过地震波斜入射下的自由场算例与土-结构动力相互作用算例,验证新方法的有效性.

摘要： 土-结构动力相互作用(SSI效应)是近几年来比较活跃的课题.本文通过对国内外前人的研究成果进行总结归纳,对土-结构动力相互作用的研究方法进行综述.

摘要： 考虑土体-结构动力相互作用,通过有限元软件建立了一个含有三层地下室的框架结构,对其进行地震作用下的三维动力反应分析.对比研究了地震动频谱,地震动峰值加速度,结构动力特性和土体动力特性对其地震响应的影响.结果表明:结构地震反应虽然在不同工况下不尽相同,但整体符合一定规律,地下室顶底板处中柱的受力较大,呈现出剪切变形的模式;场地土体的动力特性和地震动峰值对结构地下部分地震反应影响显著;结构频率和地震动频谱特性对结构中柱地下部分地震反应影响较小,采用Fourier谱强度平均频率匹配度可较好的反映地震动频谱特性和结构自振频率的共振效应引起的地震反应放大.

摘要： 当山岭隧道围岩及覆土层高度较大时,规范地震力计算结果与实际不符.采用ABAQUS有限元软件建立了考虑土—结构动力相互作用的山岭隧道整体结构有限元模型,进行动力时程计算,与规范结果进行了比较,得出山岭隧道结构动力反应特点,总结了公路山岭隧道结构在地震作用下的反应规律,研究了围岩高度对衬砌破坏规律的影响.结果表明,对于具有不同围岩高度的隧道横断面,埋置深度越大,内力峰值总体继续增大,但是在超过某数值后,增加的速度会减弱.该研究方法可以应用于公路山岭隧道考虑复杂地基地质条件有明显变化以及覆土层为非对称的情况,为山岭隧道的抗震分析提供参考.

摘要： 震灾调查表明诸如墓碑和纪念碑等刚性块体结构易发生摇摆、甚至倒塌.本文以这类刚性块体结构为对象,采用弹簧单元法考虑土-结构动力相互作用,分析刚性块体结构的地震响应规律.通过对关键影响因素的参数分析,如结构的高宽比、地基土的柔性、地震波输入方向等探讨刚性摇摆结构的地震响应规律.计算分析结果表明:(1)刚性块体结构在刚性地基上更容易发生摇摆运动,因而其基础提离面积更大;(2)结构高宽比越大,即结构越细长,月容易发生摇摆运动;(3)竖向地震动分量将加剧结构的摇摆运动,同时结构在摇摆运动过程中也将产生不可忽视的竖向地震动分量,二者呈现一个“恶性循环”的相互促进,因而摇摆结构的竖向地震响应不可忽视.本文研究成果可为类似刚性块体构的抗震分析提供参考.

摘要： 震灾调查表明诸如墓碑和纪念碑等刚性块体结构易发生摇摆、甚至倒塌.本文以这类刚性块体结构为对象,采用弹簧单元法考虑土-结构动力相互作用,分析刚性块体结构的地震响应规律.通过对关键影响因素的参数分析,如结构的高宽比、地基土的柔性、地震波输入方向等探讨刚性摇摆结构的地震响应规律.计算分析结果表明:(1)刚性块体结构在刚性地基上更容易发生摇摆运动,因而其基础提离面积更大;(2)结构高宽比越大,即结构越细长,月容易发生摇摆运动;(3)竖向地震动分量将加剧结构的摇摆运动,同时结构在摇摆运动过程中也将产生不可忽视的竖向地震动分量,二者呈现一个“恶性循环”的相互促进,因而摇摆结构的竖向地震响应不可忽视.本文研究成果可为类似刚性块体构的抗震分析提供参考.

摘要： 震灾调查表明诸如墓碑和纪念碑等刚性块体结构易发生摇摆、甚至倒塌.本文以这类刚性块体结构为对象,采用弹簧单元法考虑土-结构动力相互作用,分析刚性块体结构的地震响应规律.通过对关键影响因素的参数分析,如结构的高宽比、地基土的柔性、地震波输入方向等探讨刚性摇摆结构的地震响应规律.计算分析结果表明:(1)刚性块体结构在刚性地基上更容易发生摇摆运动,因而其基础提离面积更大;(2)结构高宽比越大,即结构越细长,月容易发生摇摆运动;(3)竖向地震动分量将加剧结构的摇摆运动,同时结构在摇摆运动过程中也将产生不可忽视的竖向地震动分量,二者呈现一个“恶性循环”的相互促进,因而摇摆结构的竖向地震响应不可忽视.本文研究成果可为类似刚性块体构的抗震分析提供参考.

摘要： 震灾调查表明诸如墓碑和纪念碑等刚性块体结构易发生摇摆、甚至倒塌.本文以这类刚性块体结构为对象,采用弹簧单元法考虑土-结构动力相互作用,分析刚性块体结构的地震响应规律.通过对关键影响因素的参数分析,如结构的高宽比、地基土的柔性、地震波输入方向等探讨刚性摇摆结构的地震响应规律.计算分析结果表明:(1)刚性块体结构在刚性地基上更容易发生摇摆运动,因而其基础提离面积更大;(2)结构高宽比越大,即结构越细长,月容易发生摇摆运动;(3)竖向地震动分量将加剧结构的摇摆运动,同时结构在摇摆运动过程中也将产生不可忽视的竖向地震动分量,二者呈现一个“恶性循环”的相互促进,因而摇摆结构的竖向地震响应不可忽视.本文研究成果可为类似刚性块体构的抗震分析提供参考.

摘要： 基于弹性半空间理论,在Lamb解的基础上推导了非轴对称的简谐线激振荷载及条形均布激振荷载作用下的地基Green函数.然后将明置条形基础与地基的接触面分割成若干个条形单元,根据刚体位移所决定的各单元位移,运用上述Green函数求解各单元的接触力,将所求得的力叠加即为地基阻抗函数.通过分段积分法及Cauchy主值积分对涉及的多值广义积分进行数值处理,计算了明置条形基础的垂直阻抗,观察了其收敛性,亦计算了其水平和回转动柔度,并与半解析半数值的薄层法的结果进行了比较,表现出很好的一致性.最后通过算例讨论了土体泊松比对明置条形基础阻抗的影响.

摘要： 基于弹性半空间理论,在Lamb解的基础上推导了非轴对称的简谐线激振荷载及条形均布激振荷载作用下的地基Green函数.然后将明置条形基础与地基的接触面分割成若干个条形单元,根据刚体位移所决定的各单元位移,运用上述Green函数求解各单元的接触力,将所求得的力叠加即为地基阻抗函数.通过分段积分法及Cauchy主值积分对涉及的多值广义积分进行数值处理,计算了明置条形基础的垂直阻抗,观察了其收敛性,亦计算了其水平和回转动柔度,并与半解析半数值的薄层法的结果进行了比较,表现出很好的一致性.最后通过算例讨论了土体泊松比对明置条形基础阻抗的影响.

摘要： 基于弹性半空间理论,在Lamb解的基础上推导了非轴对称的简谐线激振荷载及条形均布激振荷载作用下的地基Green函数.然后将明置条形基础与地基的接触面分割成若干个条形单元,根据刚体位移所决定的各单元位移,运用上述Green函数求解各单元的接触力,将所求得的力叠加即为地基阻抗函数.通过分段积分法及Cauchy主值积分对涉及的多值广义积分进行数值处理,计算了明置条形基础的垂直阻抗,观察了其收敛性,亦计算了其水平和回转动柔度,并与半解析半数值的薄层法的结果进行了比较,表现出很好的一致性.最后通过算例讨论了土体泊松比对明置条形基础阻抗的影响.

摘要： 基于弹性半空间理论,在Lamb解的基础上推导了非轴对称的简谐线激振荷载及条形均布激振荷载作用下的地基Green函数.然后将明置条形基础与地基的接触面分割成若干个条形单元,根据刚体位移所决定的各单元位移,运用上述Green函数求解各单元的接触力,将所求得的力叠加即为地基阻抗函数.通过分段积分法及Cauchy主值积分对涉及的多值广义积分进行数值处理,计算了明置条形基础的垂直阻抗,观察了其收敛性,亦计算了其水平和回转动柔度,并与半解析半数值的薄层法的结果进行了比较,表现出很好的一致性.最后通过算例讨论了土体泊松比对明置条形基础阻抗的影响.

摘要： 利用框架结构的整体振动模态信息进行局部损伤的判别具有明显的局限性。高阶模态逐渐被人们认识并用来进行局部物理参数识别并用来进行损伤判别。本文以弹性地基上独立基础的框架结构底层柱为研究对象,利用增加的质量块对柱子进行局部损伤的制造,利用脉冲锤击法和激振器扫频实验进行高阶模态对比测试,利用PolyMAX模态分析方法进行损伤前后高阶模态的识别,发现了“高灵敏度高阶模态”的存在。最后通过两端约束Euler梁的计算模型,通过高阶模态来识别物理参数以及地基参数,其中物理参数结果具有较好的可靠性。

摘要： 利用框架结构的整体振动模态信息进行局部损伤的判别具有明显的局限性。高阶模态逐渐被人们认识并用来进行局部物理参数识别并用来进行损伤判别。本文以弹性地基上独立基础的框架结构底层柱为研究对象,利用增加的质量块对柱子进行局部损伤的制造,利用脉冲锤击法和激振器扫频实验进行高阶模态对比测试,利用PolyMAX模态分析方法进行损伤前后高阶模态的识别,发现了“高灵敏度高阶模态”的存在。最后通过两端约束Euler梁的计算模型,通过高阶模态来识别物理参数以及地基参数,其中物理参数结果具有较好的可靠性。

摘要： 本发明一种考虑土与结构相互作用的结构动力试验激振装置，包括振动台装置及激振装置，振动台装置包括土台及试验模型，土台的四周采用薄钢板支护，土台相对面通过拉索和锚板拉结加固，土台的上方设置振动信号采集传感器，激振装置包括摆锤支架、击打装置，起吊机组。本发明具有激振灵活，持续时间长的优点，能产生较大的水平振动，对周围建筑物的影响小，能够对模型进行整体冲击，能产生低频振动波，可以考虑土与结构的相互作用，更接近地震破坏的实际情况，造价非常低廉，运行费用和维护费用低，可以建造更大的尺寸，承载能力大大提高，满足大尺寸模型的振动试验需要。

摘要： 本发明提供一种土‑框架结构相互作用体系动力特征识别的试验方法，属于结构动力学技术领域。该方法将框架结构安装在振动台上，在框架结构各层安装加速度传感器，框架柱的底层柱脚安装应变片，建立土体数值计算模型。以白噪声为自由场地面运动，采用实时耦联振动台实验方法，对土体的数值计算模型地表中点施加白噪声等效荷载和框架结构基底剪力的合力，计算地表中点的位移反应作为振动台下一试验时步的位移，驱动振动台对框架结构进行加载，测量框架结构各层的加速度反应和柱脚应变反应。以白噪声为输入，各加速度反应为输出，计算各加速度反应相对白噪声的频响函数，计算土‑框架结构相互作用体系的固有频率、阻尼比和振型。

摘要： 本发明涉及一种考虑设备‑结构‑地基土动力相互作用仿真计算方法，步骤如下：整体系统拆分成上部设备‑结构相互作用子结构与下部地基土子结构；将设备‑结构相互作用子结构与地基土子结构隔离，计算得到设备‑结构相互作用子结构作用在基础顶面的剪力Vb和弯矩Mb；建立隔离的地基土子结构在设备‑结构相互作用子结构反力作用下的动力运动方程；分别建立上部设备‑结构相互作用子结构和下部地基土子结构的仿真模型；上部设备‑结构相互作用子结构与下部地基土子结构之间进行交互计算，本发明能够准确的评估考虑设备‑结构‑地基土动力相互作用后对设备或结构抗震性能的影响。

摘要： 本发明提供了一种为海上风机上部结构-基础-土的动力相互作用的研究提供一整套模型试验平台。它包括基础部分及三套不同时装配的组成部分，基础部分包括矩形体试验槽、吸力式桶形基础，吸力式桶形基础内外壁粘贴若干微孔透水薄片。本发明包括的基础部分及三套不同时装配的组成部分，在实验槽内设置了模拟粉土海床地基后，通过第一套组成部分和第二套组成部分试验所得数据进行第三套组成部分安装后的试验，可以得到风机结构在一定特性的循环荷载作用下的基础刚度及上部结构动力特性发展演变过程。通过本发明试验平台所得到的结论，在一定程度上可以有效填补国内外在这方面的理论研究空白，并对今后海上风机结构设计提供一定的指导作用。

摘要： 本发明涉及一种考虑土与风机系统动力相互作用的等效时域模型构建方法，本等效时域模型构建方法包括如下步骤：步骤S1，规格化土与风机基础动力相互作用的振动阻抗并将其表示成动柔度；步骤S2，利用切比雪夫复多项式拟合动柔度并表示成递归函数形式，建立表征土与风机基础动力相互作用的递归物理模型，以此确定该递归物理模型中各弹簧和阻尼器的待定系数；以及步骤S3，建立考虑土与风机系统动力相互作用的等效时域模型。本发明用于计算水平激振下考虑土与基础动力相互作用的风机系统响应时，由于递归物理模型不含质量元，因此无需对输入基础的水平动力荷载进行修正，使得该模型在实际工程中的应用更直接方便。此外，递归特性使得风机系统运动控制方程具有规律性，求解程序具有更好的通用性。

摘要： 本发明一种考虑土与结构相互作用的结构动力试验激振装置，包括振动台装置及激振装置，振动台装置包括土台及试验模型，土台的四周采用薄钢板支护，土台相对面通过拉索和锚板拉结加固，土台的上方设置振动信号采集传感器，激振装置包括摆锤支架、击打装置，起吊机组。本发明具有激振灵活，持续时间长的优点，能产生较大的水平振动，对周围建筑物的影响小，能够对模型进行整体冲击，能产生低频振动波，可以考虑土与结构的相互作用，更接近地震破坏的实际情况，造价非常低廉，运行费用和维护费用低，可以建造更大的尺寸，承载能力大大提高，满足大尺寸模型的振动试验需要。

摘要： 本发明提供一种土‑框架结构相互作用体系动力特征识别的试验方法，属于结构动力学技术领域。该方法将框架结构安装在振动台上，在框架结构各层安装加速度传感器，框架柱的底层柱脚安装应变片，建立土体数值计算模型。以白噪声为自由场地面运动，采用实时耦联振动台实验方法，对土体的数值计算模型地表中点施加白噪声等效荷载和框架结构基底剪力的合力，计算地表中点的位移反应作为振动台下一试验时步的位移，驱动振动台对框架结构进行加载，测量框架结构各层的加速度反应和柱脚应变反应。以白噪声为输入，各加速度反应为输出，计算各加速度反应相对白噪声的频响函数，计算土‑框架结构相互作用体系的固有频率、阻尼比和振型。

摘要： 本发明涉及一种考虑设备‑结构‑地基土动力相互作用仿真计算方法，步骤如下：整体系统拆分成上部设备‑结构相互作用子结构与下部地基土子结构；将设备‑结构相互作用子结构与地基土子结构隔离，计算得到设备‑结构相互作用子结构作用在基础顶面的剪力Vb和弯矩Mb；建立隔离的地基土子结构在设备‑结构相互作用子结构反力作用下的动力运动方程；分别建立上部设备‑结构相互作用子结构和下部地基土子结构的仿真模型；上部设备‑结构相互作用子结构与下部地基土子结构之间进行交互计算，本发明能够准确的评估考虑设备‑结构‑地基土动力相互作用后对设备或结构抗震性能的影响。

摘要： 本发明提供了一种为海上风机上部结构-基础-土的动力相互作用的研究提供一整套模型试验平台。它包括基础部分及三套不同时装配的组成部分，基础部分包括矩形体试验槽、吸力式桶形基础，吸力式桶形基础内外壁粘贴若干微孔透水薄片。本发明包括的基础部分及三套不同时装配的组成部分，在实验槽内设置了模拟粉土海床地基后，通过第一套组成部分和第二套组成部分试验所得数据进行第三套组成部分安装后的试验，可以得到风机结构在一定特性的循环荷载作用下的基础刚度及上部结构动力特性发展演变过程。通过本发明试验平台所得到的结论，在一定程度上可以有效填补国内外在这方面的理论研究空白，并对今后海上风机结构设计提供一定的指导作用。

摘要： 本实用新型提供了一种为海上风机上部结构-基础-土的动力相互作用的研究提供一整套模型试验平台。它包括基础部分及三套不同时装配的组成部分，基础部分包括矩形体试验槽、吸力式桶形基础，吸力式桶形基础内外壁粘贴若干微孔透水薄片。本实用新型包括的基础部分及三套不同时装配的组成部分，在实验槽内设置了模拟粉土海床地基后，通过第一套组成部分和第二套组成部分试验所得数据进行第三套组成部分安装后的试验，可以得到风机结构在一定特性的循环荷载作用下的基础刚度及上部结构动力特性发展演变过程。通过本实用新型试验平台所得到的结论，在一定程度上可以有效填补国内外在这方面的理论研究空白，并对今后海上风机结构设计提供一定的指导作用。