基于有效应力原理的一维土层非线性地震反应分析

论文摘要

多次地震的震害调查和强震观测结果表明,场地条件对地面运动有重要的影响。其中,土层地震反应是研究地面运动的关键问题之一。目前土层地震反应分析常用的方法是基于等效线性化方法的一维土层地震反应计算方法。考虑到等效线性化方法本身有一定的缺陷和不完善的地方,尤其是不能考虑孔隙水压力的影响,本文所做研究也是围绕一维土层地震反应分析这一问题展开,具体工作如下:1.对一维土层反应分析方法的研究现状进行了简要的总结,主要介绍了目前常用的几种应力应变模型及其特点,讨论了孔隙水压力在地震反应分析中的作用,并介绍了几类常用的分析孔隙水压力的方法。2.介绍了目前国内地震工程界中常用的一维等效线性化土层地震反应分析程序的基本原理及计算流程,并简要的分析了这一方法的优缺点。3.提出了基于有效应力原理的土层非线性反应分析方法,推导了时域非线性显式有限元计算公式,介绍了本文采用的本构模型、孔隙水压力计算模型及剪切模量修正方法。对于边界条件的处理,主要介绍了多次透射边界和粘性边界条件,并进行了简单的对比分析。4.应用本文方法编制了计算分析程序,数值计算了含孔隙水及不含孔隙水的一维土层非线性地震反应,并与同样土层条件下的等效线性化方法计算结果进行了对比分析。数值实验表明,本文方法在计算中不仅能体现土的非线性性质,而且能考虑到孔隙水在土层动力反应分析中的影响,能更好的模拟土层的实际情况。最后,对全文工作进行了总结,并讨论了进一步工作的发展方向。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 一维土层地震反应分析的研究现状
• 1.2.1 一维土层模型下的地震反应计算方法
• 1.2.2 一维土体的非线性应力应变关系的研究
• 1.3 孔隙水压力对土层反应分析的影响
• 1.4 本文的研究内容和组织安排
• 第二章 土层地震反应分析的等效线性化方法简介
• 2.1 引言
• 2.2 一维等效线性化方法介绍
• 2.2.1 完全线弹性土层地震反应分析
• 2.2.2 土体非线性特性的等效线性化处理
• 2.3 程序计算流程
• 2.4 本章小结
• 第三章 一维土层非线性地震反应分析方法
• 3.1 引言
• 3.2 一维土层非线性分析方法
• 3.2.1 运动方程的建立和求解
• 3.2.2 应力—应变关系
• 3.2.3 模量和强度随孔压变化的修正
• 3.2.4 孔隙水压力的计算方法
• 3.2.5 地震应力波的筛选
• 3.2.6 边界条件的处理
• 3.3 两种边界条件的可靠性验证
• 3.4 本章小结
• 第四章 数值模拟分析
• 4.1 引言
• 4.2 算例分析
• 4.2.1 地表加速度反应比较
• 4.2.2 不同缩放系数下的加速度反应谱及孔隙水压力的对比分析
• 4.2.3 应力应变滞回曲线比较
• 4.3 几点结论
• 4.4 本章小结
• 第五章 结语
• 5.1 本文工作总结
• 5.2 需要进一步展开的研究工作
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 攻读硕士期间主要参与的课题