贮仓—贮料—桩—地基空间相互作用系统的动力特性及随机地震响应研究

论文摘要

结构—地基的动力相互作用问题是伴随着工程实践而提出的。通过地震工程实践,人们越来越认识到结构和地基动力相互作用对建筑物的地震反应有着重要的影响。本论文将贮仓、贮料、桩基础及其地基均作为空间结构处理,基于有限元理论建模并采用有限元和虚拟激励法相结合的计算方法,围绕着随机地震荷载作用下贮仓—贮料—桩—地基体系的动力相互作用问题展开了较为深入、系统的研究,取得了一些有价值的成果。主要的研究工作及得出的主要结论如下: 1.作者在查阅了大量国内、外文献的基础上,全面分析了土—结构动力相互作用的研究现状和发展水平,指出了现有研究的不足之处。由于地震荷载是一种随机荷载,因此,应该以随机过程的观点来研究地震荷载作用下结构的响应才是符合工程实际的。 2.经文献查新,本文首次将虚拟激励法推广应用于三维桩—土—结构动力相互作用系统的随机地震响应研究中,扩大了虚拟激励法的应用范围。 3.研究了空间自由场地基和带桩自由场地基的动力特性。数值计算结果表明:在自由场地基土中设置桩基础以后,使原有地基土的固有频率增大、固有周期缩短。影响主要表现在:桩基础对地基土的前3阶固有频率影响较小,相对误差在10%以内;随着体系固有频率的增大,桩基础对频率的影响也呈增大趋势,但当体系的固有频率增大到某一值后,桩基础对固有频率的影响将基本保持不变。采用虚拟激励法研究了随机地震动作用下自由场地基和桩—土相互作用体系的随机地震响应,得出了桩基础对自由场地基动力响应有明显的减震效应。 4.系统建立了贮仓、贮仓—贮料相互作用体系的三维有限元计算模型。研究了刚性地基上空仓、贮仓—贮料相互作用体系的动力特性。数值计算结果表明:空仓的自振频率大于贮仓—贮料相互作用体系的自振频率。采用虚拟激励法研究了空仓、

论文目录

• 1 绪论
• 1.1 贮仓结构的发展水平及抗震研究现状
• 1.1.1 贮仓结构发展的历史回顾
• 1.1.2 贮仓结构的基本特征
• 1.1.3 贮仓结构的震害特点及破坏机制
• 1.1.4 贮仓结构抗震理论及试验研究现状与发展水平
• 1.2 地基土动力响应国内外研究现状及水平
• 1.2.1 地基土动力分析边界确定的常用方法
• 1.2.2 自由场地基土地震反应分析模型
• 1.2.3 地基土动力响应国内外研究现状及水平
• 1.3 土-结构动力相互作用的研究方法
• 1.3.1 土-结构动力相互作用的基本概念
• 1.3.2 土-结构动力相互作用的线性分析
• 1.3.3 土-结构动力相互作用的非线性分析
• 1.4 土-结构动力相互作用的研究历史与现状
• 1.4.1 土体中结构动力响应的研究状况
• 1.4.2 土-结构动力相互作用的试验研究
• 1.4.3 土-结构动力相互作用的研究历史与现状
• 1.5 本文选题的科学意义及主要的研究工作
• 1.5.1 本文选题的科学意义
• 1.5.2 本文的主要研究工作
• 2 随机振动及地震作用的虚拟激励法
• 2.1 概述
• 2.2 地震动的随机模型
• 2.2.1 地震动的特点
• 2.2.2 地震动的加速度模拟
• 2.3 随机地震动的功率谱参数
• 2.4 结构动力反应的分析方法
• 2.5 随机地震作用下的虚拟激励法
• 2.5.1 结构平稳随机响应的计算
• 2.5.2 虚拟激励法的基本原理
• 2.5.3 一维地震作用下的虚拟激励法
• 2.5.4 多维地震作用下的虚拟激励法
• 2.5.5 虚拟激励法与传统方法的比较
• 2.6 贮仓-贮料-桩-地基系统随机响应虚拟激励法的求解特点
• 3 贮仓-贮料-桩-地基动力相互作用系统计算模型及基本假定
• 3.1 贮仓-贮料-桩-地基动力相互作用体系中贮仓结构的计算模型及基本假定
• 3.2 贮仓-贮料-桩-地基动力相互作用体系中贮料的计算模型及基本假定
• 3.3 贮仓-贮料-桩-地基动力相互作用体系中地基土的计算模型及基本假定
• 3.4 贮仓-贮料-桩-地基动力相互作用体系中桩-土相互作用系统的计算模型及基本假定
• 3.5 贮仓-贮料-桩-地基动力相互作用系统的计算模型及其假定
• 3.5.1 以往土-结构动力相互作用系统的简化分析模型
• 3.5.2 贮仓-贮料-桩-地基动力相互作用系统的计算模型及假定
• 4 自由场地基、桩-土-筏板相互作用体系随机地震反应及桩基的减振效应
• 4.1 概述
• 4.2 空间八结点等参元的基本方程
• 4.3 自由场地基的动力特性及随机地震反应分析
• 4.3.1 自由场地基的运动方程
• 4.3.2 单元的刚度矩阵
• 4.3.3 单元的质量矩阵
• 4.3.4 单元的阻尼矩阵
• 4.3.5 自由场地基动力特性分析
• 4.4 桩-土-筏板相互作用体系的动力特性及随机地震反应
• 4.4.1 桩-土-筏板相互作用体系的计算模型
• 4.4.2 桩-土-筏板相互作用体系的运动方程
• 4.4.3 桩-土-筏板相互作用体系的动力分析
• 4.5 桩-土相互作用对地基的动力特性、随机地震响应的影响及桩基的减振效应分析
• 4.5.1 对自振频率的影响
• 4.5.2 对地基土自振最大相对位移的影响
• 4.5.3 对随机地震响应的影响及桩基减振效应分析
• 5 贮仓（空仓）、贮仓-贮料相互作用系统的随机地震反应及贮料的减振效应
• 5.1 概述
• 5.2 贮仓结构的动力特性和随机地震响应
• 5.2.1 贮仓结构的运动方程
• 5.2.2 贮仓结构的刚度矩阵
• 5.2.3 贮仓结构的质量矩阵
• 5.2.4 贮仓结构的阻尼矩阵
• 5.2.5 贮仓结构的动力响应分析
• 5.3 贮仓-贮料相互作用系统的动力特性及随机地震响应
• 5.3.1 贮仓-贮料动力相互作用系统的基本方程
• 5.3.2 贮仓-贮料相互作用系统的动力分析
• 5.4 贮仓-贮料相互作用对贮仓动力特性及随机地震响应的影响
• 5.4.1 对贮仓动力特性的影响
• 5.4.2 对贮仓随机地震响应的影响
• 6 贮仓-地基、贮仓-贮料-地基相互作用体系随机地震响应及贮料的减震效应分析
• 6.1 概述
• 6.2 贮仓-地基相互作用体系的动力特性及随机地震响应
• 6.2.1 贮仓-地基动力相互作用体系的运动方程
• 6.2.2 贮仓-地基相互作用系统的动力分析
• 6.3 贮仓-贮料-地基相互作用体系的动力特性和随机地震响应
• 6.3.1 贮仓-贮料-地基动力分析的计算模型
• 6.3.2 贮仓-贮料-地基相互作用体系的运动方程
• 6.3.3 贮仓-贮料-地基相互作用系统动力分析
• 6.4 考虑地基作用时对空仓动力特性及随机地震响应的影响
• 6.4.1 对空仓动力特性的影响
• 6.4.2 对空仓随机地震响应的影响
• 6.5 贮料对贮仓-地基相互作用系统动力特性及随机地震响应的影响
• 6.5.1 对贮仓-地基相互作用系统动力特性的影响
• 6.5.2 对贮仓-地基相互作用系统随机地震响应的影响
• 7 贮仓-贮料-桩-地基动力相互作用体系的随机地震响应及桩基的减震效应研究
• 7.1 概述
• 7.2 贮仓-贮料-桩-地基相互作用系统的动力特性和随机地震响应
• 7.2.1 贮仓-贮料-桩-地基动力相互作用体系的运动方程
• 7.2.2 贮仓-贮料-桩-地基相互作用系统动力分析
• 7.3 桩基础对贮仓动力特性及随机地震响应影响研究
• 7.3.1 对贮仓结构动力特性的影响
• 7.3.2 对贮仓-贮料-桩-地基体系随机地震响应的减振效应分析
• 8 本文研究工作总结与展望
• 8.1 本文研究工作总结及主要结论
• 8.2 进一步工作设想
• 致谢
• 参考文献
• 博士研究生学习期间发表的论文及承担的科研项目
• 一、已发表或己被录用论文情况
• 二、承担的科研项目情况