收藏本站
《华中科技大学》 2006年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

弹性地基板动力问题的数值分析

谢洪阳  
【摘要】: 为了预防和减轻地震、台风等自然灾害及战争等因素造成的危害,工程结构的动力问题分析日益受到关注。结构的动力分析涉及到结构与地基的耦合作用,由于地基是半无限体及岩土性质的多样性,岩土工程中的动力问题十分复杂。随着计算机技术的飞速发展,对岩土工程中的动力问题进行三维数值分析已经成为可能。本文采用有限元、边界元及辐射无限元等数值方法,对Winkler地基、双参数地基、弹性半空间地基及层状地基上的地基板的静力和动力问题进行模拟分析。主要内容如下: (1)对弹性板的自由振动问题进行了分析。根据Mindlin板理论,建立了板的等参数有限元模型,将板的自由振动问题归结为求解广义特征值问题。编制了弹性板的自由振动分析程序,对弹性圆板和方板的自由振动进行了分析,并与已有的p-Ritz法的结果进行了对比和讨论,并取得了相当一致的结果。 (2)对Winkler地基上弹性板的自由振动问题进行了分析。推导了Winkler地基与Mindlin板共同作用的有限元格式,编制了Winkler地基上弹性板的自由振动分析程序,对Winkler地基上弹性圆板和方板的自由振动进行了分析,考察了板厚及基床系数对地基板自振基频的影响,得到了一些有规律性的结果。 (3)对移动荷载作用下Winkler地基上板的动力响应进行了分析。采用Newmark逐步积分法求解动力平衡方程,并编制了相应的计算机程序。分别对薄板和厚板进行了计算,详细考察了荷载移动速度、基床系数及阻尼比对板的动力响应的影响,分析了相关参数的影响规律。 (4)采用有限元与边界元耦合的方法,对双参数地基上板的自由振动和受迫振动问题进行了数值分析。以Pasternak双参数地基模型为基础,建立了板域内地基与板相互作用的有限元格式,用边界元法考虑板域外地基作用,并推导了板域外地基作用的等效有限元格式,并编制了相应的计算机分析程序。本文计算的自由振动固有频率与实测结果相近;在变频扰力激励下,地基板的动力响应在发生共振时达到峰值;阻尼能够显著降低板的共振响应。 (5)建立了三维点辐射八结点无限元模型,推导了该模型的单元刚度矩阵和单元质量矩阵。该模型坐标映射函数与位移函数形式简单,便于与三维二十结点等参单元进行耦合计算。编制了有限元与无限元耦合静力分析程序,分析了半空间地基与板的静力共同作用。结果表明,用有限元与点辐射无限元耦合来对弹性半空间进行模拟是准确有效的。静力分析不仅可作为动力分析的基础,而且在工程中有实际意义。 (6)根据Lysmer的粘性边界公式,建立了新的辐射阻尼矩阵。岩土工程动力分析中,通常通过在边界上设置粘性边界来模拟地基的辐射阻尼效应,传统的粘性边界只限于平直边界。本文建立的辐射阻尼矩阵,能够模拟三维曲面边界的辐射阻尼效应,扩大了粘性边界的适用范围。 (7)编制了点辐射无限元与有限元耦合的三维动力分析程序,对弹性半空间上方板的自由振动进行了数值分析,计算了各阶频率和自振模态。对弹性半空间上方板在突加荷载及谐和荷载作用下的动力响应进行了时程分析。结果表明:当荷载激励频率远离低阶自振频率时,动力响应系数一般较小,阻尼效应也不明显;而当激励频率接近低阶自振频率时,动力响应系数较大,阻尼效应十分显著。 (8)建立了三维轴辐射八结点无限元模型,该模型可以方便地与三维二十结点等参实体单元进行耦合,模拟刚性基层上的层状地基。编制了三维轴辐射八结点无限元与三维二十结点等参实体单元耦合数值模型的静力分析程序,并对层状地基上的板进行了静力计算分析,结果表明轴辐射无限元与有限元耦合方法是准确有效的。 (9)编制了轴辐射无限元与实体单元耦合的动力分析程序,分析了层状地基上的方板在突加荷载及三角脉冲荷载作用下的动力响应,考察了荷载加载速率及阻尼比对动力响应的影响。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TU470.3

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李斌;郭海涛;周丽丹;张乃新;;水池结构基床系数的分析[J];吉林建筑工程学院学报;2011年03期
2 马征;;对混凝土矩形管道结构设计计算模型的讨论[J];特种结构;2011年04期
3 李小华;;反分析法在基坑支护结构变形中的应用[J];广州建筑;2011年03期
4 赵跃宇;马建军;刘齐建;王连华;;简谐横荷载作用下Winkler地基上有限长梁1/3次亚谐共振分析[J];地震工程与工程振动;2011年03期
5 刘兰花;;桩基计算中m法的进一步探讨[J];土工基础;2011年03期
6 胡云霞;何喜洋;;钢圆煤斗竖壁及环向加劲肋设计方法[J];钢结构;2011年06期
7 郭文兵;雍强;;采动影响下高压线塔与地基、基础协同作用模型研究[J];煤炭学报;2011年07期
8 朱寿峰;李同春;邓东升;;软基上弹性基础板简化分析方法及适用性[J];水利学报;2011年07期
9 赵圆圆;;高填方路堤下考虑涵洞与土体共同作用的基础结构设计方法研究[J];建筑技术开发;2010年12期
10 李保德;王兴肖;娄霓;;植物纤维增强砌块砌体轴心受压试验研究与有限元分析[J];建筑结构;2011年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘丽威;王永亮;;弹性地基上功能梯度梁的动力学特性分析[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)下册[C];2011年
2 姚伟岸;胡小飞;;正交各向异性地基板弯曲的辛求解方法[A];2009年度海峡两岸工程力学研讨会论文集[C];2009年
3 王虎;胡长顺;王秉纲;;弹性地基上无限长板受局部荷载作用的解析解[A];第八届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ卷)[C];1999年
4 谢洪阳;王元汉;;双参数地基上弹性板的动力分析[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
5 张为民;王克林;;弹性地基上四边自由矩形厚板的自由振动[A];振动利用技术的若干研究与进展——第二届全国“振动利用工程”学术会议论文集[C];2003年
6 郭仁俊;黄义;;弹性地基上截锥壳及组合结构的解析解[A];第六届空间结构学术会议论文集[C];1996年
7 黄义;;弹性地基上锥壳计算的若干问题[A];第二届空间结构学术交流会论文集(第一卷)[C];1984年
8 宋一凡;贺拴海;赵煜;;弹性地基高桥墩施工稳定性分析的能量法[A];中国公路学会桥梁和结构工程学会2001年桥梁学术讨论会论文集[C];2001年
9 金康宁;;弹性地基加劲板BEM-FEM动力分析[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ卷[C];2000年
10 张永安;张弥;;地下空间框架结构的边界元解法[A];岩土力学数值方法的工程应用——第二届全国岩石力学数值计算与模型实验学术研讨会论文集[C];1990年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 吴志博、卢山;我市35个项目获2008年度省科技奖[N];唐山劳动日报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张望喜;混凝土地基板静、动力特性试验与研究[D];湖南大学;2002年
2 谢洪阳;弹性地基板动力问题的数值分析[D];华中科技大学;2006年
3 严细水;弹性地基的表面振动特性及其应用研究[D];浙江大学;2003年
4 尹冠生;考虑结构—地基相互作用时贮仓结构的静、动力研究[D];西安建筑科技大学;2002年
5 邓子胜;深基坑支护结构—土空间非线性共同作用研究[D];湖南大学;2004年
6 肖勇刚;考虑地基耦合效应的中厚矩形板的非线性静动力学研究[D];湖南大学;2005年
7 杨加明;湿热环境下复合材料层合板的几何非线性分析[D];南京航空航天大学;2005年
8 王常晶;列车移动荷载作用下地基的动应力及饱和软粘土特性研究[D];浙江大学;2006年
9 梁峰;输流管道横向振动机理及其控制研究[D];东北大学 ;2009年
10 刘世安;轻型薄板挡土墙振动模态理论与应用研究[D];重庆大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 应捷;考虑土—结构相互作用的深基坑弹性地基有限元分析[D];西安建筑科技大学;2003年
2 董妍燕;弹性地基上四边自由正交异性反对称角铺设层合矩形板的弯曲[D];西安建筑科技大学;2006年
3 牛婷婷;直角坐标系下层状弹性地基在任意荷载作用下的解析解[D];河南理工大学;2007年
4 解琦;弹性地基上四连自由的各向异性矩形板的精确解[D];西安建筑科技大学;2001年
5 武成浩;双参数弹性地基上四边自由矩形中厚板的弯曲[D];西安建筑科技大学;2004年
6 费新华;弹性地基上四边自由正交异性矩形中厚板的弯曲[D];西安建筑科技大学;2005年
7 顾永贵;弹性地基上预应力闸室结构与地基的相互作用研究[D];合肥工业大学;2010年
8 胡光艳;钢筋混凝土薄壁桥台设计计算与应用[D];吉林大学;2004年
9 胡波;水泥混凝土路面中厚板问题分析方法的研究[D];大连理工大学;2009年
10 曹彩芹;大型筒仓与地基静动力相互作用研究[D];西安建筑科技大学;2003年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026