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地震激励下层状半空间土—结构动力相互作用

付佳  
【摘要】:土-结构动力相互作用是土木工程抗震领域的核心问题之一,而层状场地土-结构动力相互作用相比均匀场地土-结构相互作用具有更重要的实际意义。但现有的文献研究大多都只局限于均匀场地,对层状场地土-结构动力相互作用的特性缺乏深入认识。本文采用层状场地格林函数和间接边界元法,系统分析场地动力特性对土-结构动力相互作用的影响。 本文的场地模型采用基岩上的单一土层,结构模型采用经典的刚性基础-剪力墙体系和刚性基础-单质点体系模型,研究了平面外SH波入射和平面内P波SV波入射时,弹性层状场地中的二维土-结构动力相互作用和三维土-结构动力相互作用;以及P波和SV波入射时,饱和层状场地中的二维土-结构动力相互作用。虽然本文使用的模型简单,但可以揭示场地动力特性对土-结构相互作用影响的本质问题,为工程实践提供指导性意义。 分析表明,无论是二维土-结构动力相互作用还是三维土-结构动力相互作用,无论在弹性场地中还是饱和场地中,在场地第一固有频率附近,层状场地的动力响应都有明显的峰值出现,这个峰值明显大于均匀场地在该点的值。在其它频率处,层状场地的动力响应一般也大于均匀场地的动力响应。场地的动力特性(如基岩土层刚度比,土层厚度)和结构的动力特性(如结构质量和刚度)会共同作用导致动力响应共振频率的变化和共振峰值的变化。但同时,二维土-结构动力相互作用和三维土-结构动力相互作用的频谱,以及弹性场地中和不同透水条件的饱和场地中的频谱都是存在明显差别的。


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