论文题目: 大型工程土与结构动力相互作用的理论和试验研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 岩土工程
作者: 王志华
导师: 刘汉龙
关键词: 土与结构动力相互作用,大型工程,振动台模型试验,随机过程,随机地震动模型,非平稳性
文献来源: 河海大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文首先采用大型振动台模型试验对考虑土与结构动力相互作用的高层建筑结构TMD控制性能开展研究,并对该试验进行了数值试验及其对比研究。其次,考虑地震的随机性和强度、频率非平稳性,提出一般随机地震动模型,建立完全非平稳随机地震反应的整体有限元法,从确定性分析和随机分析两方面对土石坝、特大型桥梁结构中的土—结构动力相互作用开展研究,主要工作如下: 1.设计并完成了土与结构动力相互作用的大型振动台模型试验。将刚性地基和软土地基上结构体系进行对比试验,探讨了土与结构相互作用对结构地震反应的影响。比较结构顶部调谐质量阻尼器(TMD)在刚性和软土地基条件下的控制性能,探讨了土—结构动力相互作用对TMD控制性能的影响。指出了按刚性地基条件对TMD控制系统参数进行设计将使其在软土地基条件下可能达不到预期的设计目的,甚至可能产生负面效应; 2.在振动台模型试验的基础上,采用分析土与结构动力相互作用的有限元软件SASSI2000对试验的各个工况进行数值模拟,并与振动台试验的结果进行对比研究。结果表明,数值模拟结果与大型振动台试验结果具有很好的一致性,这彼此验证了数值模拟与大型振动台模型试验方法的合理性和结果的可靠性; 3.考虑地震荷载的随机性和频率与强度非平稳性,通过理论分析,提出一种随机地震动模型,并给出了确定模型参数的原则和方法。该模型适用于平稳随机过程、强度非平稳随机过程以及强度和频率完全非平稳随机过程。在此基础上,结合虚拟激励原理,采用复反应分析技术,建立一种分析土与结构动力相互作用的完全非平稳随机地震反应整体有限元法; 4.以某一实际建于深厚覆盖层上的高土石坝为研究背景,采用时程积分法探讨了深厚覆盖层与高土石坝在地震过程中的动力相互作用效应,结果表明,深厚覆盖层对提高强震区内的高土坝抗震性能具有一定的积极作用。通过完全非平稳随机地震激励下的土石坝—坝基动力相互作用的研究,指出地震频率非平稳性对坝体地震反应具有一定的影响; 5.分别采用二维整体有限元法和三维子结构法对特大型群桩—土—桥墩结构体系进行数值模拟分析,探讨了群桩—土—桥墩结构体系地震反应特性及群桩—土—桥墩结构动力相互作用效应对特大型桥梁结构地震反应的影响。采用本文提出的基于一般随机地震动模型的整体有限元法开展平稳和非平稳随机地震激励下的群桩—土—桥墩结构动力相互作用研究,对特大型群桩—土—桥墩结构体系的动力可靠性进行了探讨,初步揭示了地震反应地震频率非平稳性对土与结构动力相互作用体系地震反应的影响规律。
论文目录:
摘要
绪论
1 土与结构动力相互作用的基本概念
2 土与结构动力相互作用的研究历史与现状
3 土与结构动力相互作用随机地震反应分析
4 本文研究目标及意义
5 本文主要工作
试验篇 考虑土与结构动力相互作用的TMD控制大型振动台模型试验及数值模拟对比研究
前言
第1章 土与结构动力相互作用大型振动台模型试验设计
1．1 大型振动台模型试验简介
1．2 原型结构和模型结构的振动特性
1．3 模型相似关系设计
1．4 试验中关于模型边界的考虑
1．5 本章小结
第2章 土与结构动力相互作用大型振动台模型试验分析
2．1 土与结构动力相互作用对结构基底地震动的影响
2．2 土与结构动力相互作用对上部结构地震反应的影响
2．3 土与结构动力相互作用对TMD控制性能的影响
2．4 本章小结
第3章 大型振动台模型试验的数值模拟及对比研究
3．1 TMD减震控制机理
3．2 SASSI2000程序简介
3．3 对比研究之一—SSI效应对上部结构地震反应的影响
3．4 对比研究之二—SSI效应对TMD控制性能的影响
3．5 本章小结
理论篇 土与结构动力相互作用分析方法研究
前言
第1章 土与结构动力相互作用确定性分析的整体有限元法
1．1 整体有限元法的基本单元
1．2 边界条件
1．3 本构关系
1．4 动力平衡方程的求解
1．5 本章小结
第2章 一般随机地震动模型
2．1 随机地震动过程功率谱密度函数的物理意义
2．2 一般随机地震动模型的构建与基本假定
2．3 确定一般随机地震动模型参数的原则和方法
2．4 本章小结
第3章 完全非平稳随机地震反应整体有限元法
3．1 虚拟激励法的基本原理
3．2 完全非平稳随机地震反应分析算法
3．3 最大反应估计及可靠性分析
3．4 本章小结
第4章 完全非平稳随机地震反应整体有限元法算例分析
4．1 功率谱模型及参数
4．2 平稳随机地震激励下土石坝地震反应
4．3 非平稳随机地震激励下土石坝—坝基动力相互作用
4．4 本章小结
应用篇 大型工程结构地震反应特性及土与结构动力相互作用研究
前言
第1章 深厚覆盖层与高土石坝动力相互作用研究
1．1 分析模型及计算参数
1．2 计算结果及分析
1．3 本章小结
第2章 深厚场地上群桩—土—桥墩相互作用体系地震反应特性
2．1 特大型群桩—土—桥墩体系简介
2．2 一维场地地震反应分析
2．3 特大型桥墩—群桩—土相互作用体系二维地震反应分析
2．4 特大型桥墩—群桩—土相互作用体系三维地震反应分析
2．5 本章小结
第3章 随机激励下特大型群桩—土—桥墩结构动力相互作用
3．1 特大型群桩—土—桥墩结构体系平稳随机地震反应及可靠性分析
3．2 平稳随机激励下特大型群桩—土—桥墩结构动力相互作用
3．3 完全非平稳随机激励下特大型群桩—土—桥墩结构动力相互作用
3．4 本章小结
全文总结与研究展望
1 主要结论
2 研究展望
参考文献
致谢
附录
发布时间: 2006-04-20
参考文献
- [1].结构动力模型相似问题及结构动力试验技术研究[D]. 朱彤.大连理工大学2004
- [2].土-结构动力相互作用的计算方法研究[D]. 尹华伟.湖南大学2005
- [3].土—箱基—框架结构动力相互作用的试验研究与理论分析[D]. 朱志辉.湖南大学2006
- [4].地震激励下层状半空间土—结构动力相互作用[D]. 付佳.天津大学2012
- [5].工程结构考虑地基—结构动力相互作用影响的地震响应分析[D]. 陶磊.西安理工大学2017
- [6].土—结构动力相互作用(SSDI)体系阻尼性能及其地震反应分析与研究[D]. 夏栋舟.湖南大学2009
- [7].基于小波变换及混沌的结构动力仿真分析[D]. 刘强.福州大学2012
- [8].地震作用下土—桩—结构动力相互作用的数值模拟[D]. 肖晓春.大连理工大学2003
- [9].土—结构动力相互作用非线性分析及基于SSI效应的结构隔震研究[D]. 刘方成.湖南大学2008
- [10].不规则地铁车站地震反应分析与土结相互作用相关问题研究[D]. 袁蕾.天津大学2010
相关论文
- [1].土与基础结构静、动力相互作用的弹性半空间理论[D]. 王春玲.西安建筑科技大学2006
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