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三维时域非线性土—结构相互作用分析

王俊泉  
【摘要】:土-结构相互作用分析是核电结构进行抗震设计和安全评估的重要环节。核电结构在地震作用下的土-结构相互作用分析通常使用SASSI软件。SASSI是在频域内进行分析,采用等效线性化的方法考虑土体的非线性,对中小强度地震作用下核电结构的设计可提供较合理的分析结果。但近年来强震频发,不少核电站都有经历超越设计基准的强震记录。强震作用下,土-结构体系会出现明显的非线性行为,例如结构和土体的材料非线性,基础的滑移、抬升等。频域方法的理论基础是线性叠加,因而SASSI内在地无法提供强震作用下的合理分析结果,需要发展时域分析方法。时域非线性土-结构相互作用分析的方法由于计算量大,缺乏相关的经验,较少被使用,目前也尚无得到广泛认可的分析方法。为了更加真实准确地描述强震作用下核电结构的反应,本文提出了一种三维时域非线性土-结构相互作用分析的方法,并完成了相应的并行分析程序。本文的主要工作如下:(1)提出了一种时域土-结构相互作用分析的并行算法,并完成了相应的分析程序。该算法对土体划分区域、对土体与结构动力分析进行并行计算,极大地提高了计算效率;(2)采用Davidenkov骨架曲线结合修正的Pyke“n倍法”的加卸载准则,考虑土体的材料非线性,对某核电结构进行了非线性土与结构动力相互作用的分析,并与线性土-结构相互作用分析的结果做了对比,验证了分析的合理性;(3)采用动接触力模型考虑基础与土体的滑移与抬升,对柱状结构进行了非线性土-结构相互作用分析,验证了动接触力模型的合理性,并进行了相关的参数分析;


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