收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

土与结构相互作用体系随机地震反应分析

张国栋  
【摘要】:土与结构相互作用体系随机反应分析是地震工程领域中的前沿课题之一,地震动的三要素(持时、强度和频谱)都具有明显的随机性,把随机振动理论应用于土与结构相互作用体系地震反应分析的合理性是显而易见的。目前,关于土与结构相互作用体系随机反应分析的研究成果较少,与这一理论的先进性是很不相称的。本文详细地研究了土与结构相互作用体系随机地震反应分析方法,并对该方法的实际应用中的一些问题提出了作者的一些见解和处理方法。随机振动分析具有如下的特点:(1)随机振动反应得出的是响应的均值,它包含了大量时程曲线统计信息,比单一的时程曲线分析得出的结果更具有代表性和普遍性,(2)求出的最大值的均值较为直观,而不象时程分析那样繁琐。(3)随机振动反应输入的是功率谱,这实际上是从能量的角度来分析问题。 在结构动力时程分析方法和以随机振动理论为基础的概率设计理论日臻完善的现阶段,了解地震作用下结构体系动力反应全过程和具有概率统计意义上的土与结构相互作用体系地震响应不仅是可行的,而且也是非常必要的。开展这方面的研究对结构抗震设计及动力可靠度的研究都具有重要意义。 本文的研究内容如下: 为了对所研究的问题有一个全面的了解,第一章对土与结构相互作用问题作了简要概括,并确定了本文研究的内容,包括土与结构相互作用体系动力特性研究;基于反应谱的随机地震反应分析;基于地震动模型的随机响应分析;上部结构非线性对相互作用体系影响分析;地基二土分层特性和非线性特性以及基础埋深对相互作用体系随机响应影响分析。 土与结构相互作用体系随机地震反应分析首先考虑的是地震动的输入问题。第二章简要地介绍了随机地震动模型的几种表达方式,结合前人的研究成果和规范GB50011-2001对应的不同场地和烈度的有关数据,计算得到所需要的有关参数,并以此参数作为随机地震动输入为后续研究相互作用体系的随机反应分析提供依据。 土与结构相互作用体系随机反应分析要考虑的第二个问题是关于地基阻抗的确定,它是土与结构相互作用体系随机反应分析的基础性工作。第三章,据前人的研究成果,推导了计算地基阻抗的表达式,考虑了基础埋深、地基土分层特性以及地基土的非线性特性,并对地基阻抗表达式中的参数进行了确定。 土与结构相互作用体系自振特性是相互作用的基本问题,它是进行动力相互作用分析的基 础。结构体系的固有频率和阻尼对体系响应具有重要的影响。第四章建立了1--与结构相互作用体 系随机地震反应分析的方法—频响函数法。对土与结构相互作用体系的自振特性进行了系统的 研究。研究表明随着场地的变软,土与结构相互作用体系的周期与刚性地基假定计算的周期相比 变长;场地十二非线性特性和分层特性使相互作用体系的周期变长;基础的埋深对相互作用体系的 周期影响较小。 反应谱分析方法是目前抗震设计的一种重要方法,抗震设计者普遍接受了反应谱概念,认为 反应谱法可以更好地描述地震动及结构特性。迄今为止世界上大多数国家仍然把反应谱法作为抗 震设计的主要方法。第五章基于反应谱方法,根据反应谱与功率谱之间的关系,建立了土与结构 相互作用体系随机地震反应分析的反应谱方法,分别考虑地震动平稳过程和非平稳过程对相互作 用体系影响进行了随机地震反应分析。该方法与目前抗震规范的反应谱分析方法相协调。 地面运动具有明显的随机性,把地面运动作为随机过程描述是科学、合理的。第六章进行了 基于随机地震动模型的土与结构相互作用体系随机反应分析,地面输入运动为功率谱密度函数, 考虑地震动强度非平稳性和频谱非平稳性对相互作用系统的影响,根据线性时不变系统的动力特 性,利用脉冲响应函数与频响函数之间的关系,得到体系响应的统计量和随机响应演变谱,并对 地震动谱参数取不同值时对相互作用体系影响进行了详细的分析,迄今为止还没有人对此做过研 究。关于地震动频谱的非平稳性对土与结构相互作用体系的影响迄今为止也没有人做过研究。 在强震作用下,土与结构相互作用体系一般不再保持低频时的线弹性状态,也就是说结构体 系大都要进入非线性状态。第七章对土与结构相互作用非线性体系进行了随机地震反应分析,考 虑上部结构的非线性情况,把非线性结构系统等效线性化进行随机反应分析。 在强震作用下,不仅上部结构可能进入非线性状态,而地基土也可能进入非线性状态。第八 章同时考虑结构和地基土的非线性,对土与结构相互作用体系进行随机反应分析,同时还考虑基 础理置深度对相互作用体系的影响。通过分析表明,考虑土与结构相互作用体系的非线性特性, 体系的响应量明显增大,并通过实际结构震灾算例说明相互作用体系的非线性效应。第九章为结 论与展望。通过前面系统的研究,在对土与结构相互作用体系进行随机分析时,应考虑地震动强 度非平稳、频率非平稳和持时的影响。尽管本文对土与结构相互作用体系随机地震反应进行了系 统研究,由于土与结构相互作用体系问题的复杂性、地震动参数统计的局限性、地基阻抗函数确 定的困难性以及分析方法的


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 陈国兴,王志华,宰金珉;土与结构相互作用体系振动台模型试验数值模拟研究(英文)[J];防灾减灾工程学报;2003年03期
2 江国斌;地下结构与地层相互作用理论及其应用[J];力学与实践;1998年01期
3 欧进萍,刘会仪;基于随机地震动模型的结构随机地震反应谱及其应用[J];地震工程与工程振动;1994年01期
4 熊卓卓;;一种考虑土与结构相互作用的方法的验证[J];西部探矿工程;2010年07期
5 张国栋;;谱参数值对土与结构相互作用体系随机地震响应的影响分析[J];灾害与防治工程;2004年01期
6 A.S.Veletsos;王开顺;陈达生;;地震时土与结构的相互作用及其在设计中的规定[J];国外地震工程;1981年03期
7 陈国兴,王志华,宰金珉;土-结构相互作用体系振动台试验数值模拟[J];自然灾害学报;2003年03期
8 张国栋;王钊;;谱参数值对土-结构体系随机地震响应的影响[J];三峡大学学报(自然科学版);2005年06期
9 丁勇春;王建华;陈锦剑;;接触面单元计算方法探讨[J];岩土力学;2006年S1期
10 杨宏;邹立华;黄丽彬;John Butterworth;;土-结构相互作用对结构主动控制的影响研究[J];振动与冲击;2009年03期
11 张国栋;;基于反应谱的土与结构相互作用体系演变随机激励响应[J];四川建筑科学研究;2006年02期
12 俞嘉声,张建浩;结构物对随机地震激励的响应分析[J];应用数学和力学;1985年08期
13 王兰民,张振中,王峻,李兰;随机地震荷载作用下黄土动本构关系的试验研究[J];西北地震学报;1992年04期
14 赵剑明,张崇文;新型海洋平台土与结构相互作用的动力层元法分析[J];天津大学学报(英文版);1995年02期
15 张鸿儒;陈英俊;;土-结构系统随机地震响应的频-时域影响函数法[J];振动工程学报;1996年02期
16 潘振平;王岗;覃朗;;土与结构相互作用对结构地震影响的分析[J];今日科苑;2010年16期
17 陈灿寿;戚承志;钱七虎;李信桥;;浅埋地下结构顶板在竖向地震作用下的动力响应[J];世界地震工程;2010年04期
18 张菁莉;陈国兴;;深厚软弱地基上相邻桩箱基础高层建筑地震反应的数值模拟[J];世界地震工程;2003年04期
19 陈殿远;随机地震反演技术在WC13-1油田随机地质建模中的应用[J];中国海上油气;2004年04期
20 孙广俊,李鸿晶;平稳随机地震地面运动过程模型及其统计特征[J];地震工程与工程振动;2004年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈国兴;宰金珉;;土与结构相互作用对高层建筑TMD减震作用影响的随机地震反应分析[A];中国土木工程学会第八届土力学及岩土工程学术会议论文集[C];1999年
2 丁勇春;王建华;徐斌;;基于FLAC3D的基坑开挖与支护三维数值分析[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
3 陈健云;李静;吴杰;;拱坝-地基体系在多点随机地震激励下的响应分析[A];计算力学研究与进展——中国力学学会青年工作委员会第三届学术年会论文集[C];1999年
4 张立荣;石玉成;;随机荷载下黄土动力特性探讨[A];第八届全国地震工程学术会议论文集(Ⅰ)[C];2010年
5 李岳;姜忻良;;土与结构相互作用振动台试验模型土设计方法分析[A];第18届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2009年
6 刘男杰;方之楚;;旋转机械系统对非稳态随机地震激励的响应[A];华东五省振动工程学会第五届学术交流会论文集[C];2001年
7 刘汉龙;;土动力学与岩土地震工程[A];中国土木工程学会第九届土力学及岩土工程学术会议论文集(上册)[C];2003年
8 张建民;王建华;;土动力学与土工抗震[A];中国土木工程学会第八届土力学及岩土工程学术会议论文集[C];1999年
9 田会礼;高荫桐;王建华;;饱和粉土液化预测方法的研究[A];矿井建设与岩土工程技术新发展[C];1997年
10 高广运;李伟;邱畅;;简谐荷载下圆形动力基础的辐射阻尼[A];中国土木工程学会第九届土力学及岩土工程学术会议论文集(下册)[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张国栋;土与结构相互作用体系随机地震反应分析[D];武汉大学;2004年
2 王志新;地下工程中土参与作用的结构承载力性能研究[D];吉林大学;2007年
3 潘晓东;非平稳随机地震下堤坝非线性有效应力动力响应可靠度分析[D];浙江大学;2004年
4 刘畅;考虑土体不同强度与变形参数及基坑支护空间影响的基坑支护变形与内力研究[D];天津大学;2008年
5 程国勇;饱和砂土剪切波速与抗液化强度相关性的研究[D];天津大学;2003年
6 邹立华;工程结构减震控制中若干问题的研究[D];西南交通大学;2004年
7 宁响亮;结构振动控制的多目标优化和智能模糊控制[D];哈尔滨工业大学;2010年
8 宁响亮;结构振动控制的多目标优化和智能模糊控制[D];哈尔滨工业大学;2010年
9 刘旭;多相介质弹性参数的研究及波速计算[D];中国地震局地球物理研究所;2002年
10 卜国雄;高耸结构基于性能的TMD/AMD设计及其动力可靠度分析[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 蒋平;随机地震激励下钢筋混凝土框架结构的响应分析[D];北京交通大学;2010年
2 余亚平;多层框架在水平与竖向随机地震同时作用的稳定性与响应分析[D];广西工学院;2011年
3 冯芝茂;覆土波纹钢板桥涵土与结构相互作用分析及设计方法研究[D];北京交通大学;2009年
4 顾祥生;整体式无伸缩缝桥梁的温度效应研究[D];扬州大学;2007年
5 朱巍;场地条件对减震桥梁动力特性的影响分析[D];长安大学;2004年
6 赵辉;土—结构相互作用下三种不同耗能减震器性能的研究[D];南昌大学;2008年
7 冯大江;应用Biot固结理论的船闸闸首结构非线性有限元分析[D];河海大学;2005年
8 尹航;覆土波纹钢板拱桥力学性能分析及设计方法研究[D];北京交通大学;2008年
9 王全胜;柱坐标系下饱和成层横观各向同性地基与结构共同作用研究[D];同济大学;2008年
10 许俊琪;天津站交通枢纽工程振动台试验仿真模拟[D];天津大学;2008年
中国重要报纸全文数据库 前6条
1 任乐云;仰望科学天空 名利淡若尘埃[N];中国水利报;2010年
2 记者 李坤;汪闻韶院士遗体告别仪式在京举行[N];中国水利报;2007年
3 谭学余;“散体动力学”的奠基之作[N];中国矿业报;2003年
4 本报特约通讯员 王辉东 蔡义杰;快速发展是这样实现的[N];解放军报;2004年
5 王燕宁 通讯员 钱熊;两年何以获9项专利[N];科技日报;2004年
6 记者 吴敏 通讯员 吴翔之;温州大学两人获得国家杰出青年基金[N];温州日报;2010年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978