大型地下结构三维地震响应特点研究

采用阻尼影响抽取法分析了地下结构无限围岩介质的动刚度特性，建立了岩石地下结构抗震分析的实用相互作用分析时域模型，比较研究了地下结构—围岩动力相互作用分析中地震动输入机制、无限围岩动刚度及结构特性等各种主要因素对地下结构地震响应的影响程度．指出几种常用地下结构地震响应近似分析方法只在一定条件下适用，无限介质的阻尼特性对结构响应起着重要的作用．     

地下箱形结构在爆炸冲击荷载作用下的动力反应分析

在一定距离的常规武器爆炸作用下,地下防护结构可能不会发生由于抗力不足而产生破坏,但是爆炸冲击荷载会引起结构内部很大的震动加速度环境,造成结构内部人员伤亡和设备破坏.综合考虑引起结构振动的各种影响因素,采用爆腔-岩土介质-结构系统动力相互作用模型,运用LS-DYNA动力分析软件,对典型的地下箱型结构在顶爆、侧爆和侧顶爆3种不同爆炸工况进行了数值模拟计算.初步分析了箱型结构在不同当量和不同爆炸点的常规武器爆炸荷载作用下的动力反应规律和特点,可为箱型结构在爆炸荷载下的隔震设计提供参考.计算结果表明:在常规武器爆炸作用下有必要对重要的箱型地下人防指挥工程进行隔震设计;可以采用爆腔-岩土介质-结构系统动力相互作用有限元模型进行爆炸动力反应分析.     

地震作用下饱和软土场地地下结构动力参数敏感性模拟分析

为了研究饱和软土场地土性参数的变化对地下结构体系地震响应参数敏感性,基于u-p格式Biot动力固结方程和饱和两相介质有效应力动力求解方法,采用有限元开源程序平台OpenSEES建立饱和软土场地中地铁地下结构非线性动力相互作用体系有效应力全耦合模型并进行计算分析,其中土体采用多屈服面弹塑性本构,结构采用纤维截面弹塑性本构...     

应力波与带软衬垫的地下结构动力相互作用

本文应用有限元法分析了应力波与带软衬垫的地下结构动力相互作用问题。软衬垫假定为弹塑性体并用Mises屈服准则描述,而且考虑其几何非线性的影响。结构与介质按弹性体考虑。文中给出了有限元计算所涉及的几何与物理非线性问题的一般基本公式,计算和分析     

常规爆炸下地下结构的冲击震动环境

为准确得到结构的爆炸地冲击参数,建立了爆腔岩土介质地下结构动力相互作用有限元分析模型,对常规爆炸下地下结构的冲击震动环境进行了描述。该模型将爆炸波在岩土中的自由场传播与遇到结构后产生的波反射、绕射、透射等现象相结合考虑。与传统方法相比,该计算模型的精度大幅度提高,结果误差由目前常用方法的200%左右减小到20%以下,对研究地下结构在冲击荷载下的隔震问题有重要意义。     

地下结构的地震动土压力分析

本文从土与结构动力相互作用的观点出发,提出了用动力有限元分析计算地下结构上地震动土压力的方法。然后,对方形地下结构上的地震动土压力分布作了计算分析。采用了三种不同的地震曲线作为输入地震,对每一种地震曲线还用多种地震波入射角进行了对比研究,得出了一些规律性结果。     

地下结构与土动力相互作用试验研究

介绍了地下结构与土动力相互作用的振动台试验，通过试验对拟定结构的加速度放大系数、压力与位移响应进行分析，并讨论了地下结构对竖向地震激励的响应，以及在不同埋深下，土与地下结构的相互作用对地下结构抗震性能的影响。     

装药爆炸下地下拱形结构变形及破坏特征分析

地下拱形结构侵彻爆炸下涉及许多复杂的物理过程,即装药的爆炸、弹坑的形成、冲击波的传播、应力波在岩石介质中的传播以及岩石与结构的相互作用.为了解决上述复杂问题,利用非线性动力有限元软件LS-DYNA对常规武器侵彻爆炸作用下地下拱形结构的动力响应展开研究.通过数值模拟可较直观地了解应力波的传播过程,及爆炸应力波在拱形结构物中传播及与周围围岩的相互作用.对爆炸应力波作用下拱形结构的变形和破坏特点进行了分析.数值计算结果表明,在爆炸应力波作用下钢筋混凝土结构内侧受反射拉伸波作用产生震塌破坏,加大药量时结构的震塌破坏程度加重,大约在距拱中心线1/4处产生应力集中,形成塑性铰.可为工程设计、改造加固及战时快速抢修提供有益的参考.     

在瞬态载荷作用下地下结构非线性动力反应分析

针对实际下工程中普遍存在的的材料非线性以及半无限介质域的处理问题，给出了基于时间有关基本解的时域边界元法与非线性动力有限元法的耦合方法，将该耦合法推广到计及材料非线性的地下结构与周围介质动力相互作用的研究领域。     

动接触力法用于地下厂房结构震损过程分析

针对地下厂房衬砌与围岩的动力相互作用特点,提出了一种考虑接触面黏结特性的动接触力算法.该算法考虑了接触面间的黏结作用,可模拟计算动力作用下接触面的黏结接触、滑动接触和分离三种状态,适合地下厂房混凝土结构和围岩这种大型复杂接触系统动力计算.基于此接触面算法,采用自主开发的动力计算平台SUCED,对映秀湾水电站主厂房结构进行了动力分析.数值分析表明:考虑接触面粘结特性的动接触力算法是合理而有效的,计算结果揭示了地下厂房结构的震损演化过程与特点,为其抗震设计提供了理论依据.     

地基中结构物动力响应的一维解析方法

提出了一种用于浅埋式地下结构物抗震设计的简化方法。采用任意侧向位移下地震土压力理论 ,推得在土 -结构相对位移较小的情况下 ,结构物所受的土作用力与它们的相对位移近似成线性关系 ,并提出了确定解析解中需要的地基结构动力相互作用系数的方法。在将土体和结构物均简化为只发生水平位移的粘弹性剪切梁及地震输入为竖直向上传播的剪切波等假设条件下提出了一种分析水平地基中结构物在地震荷载作用下的响应的一维解析方法 ,并用该方法对地震时结构物的位移和土压力及其变化过程进行了计算分析     

复合板件地下结构非线性问题的双有限厚条法

本文针对由夹心板、组合板、复合材料迭层板等复合结构及厚壁结构构成的地下结构，在动载救大产生大挠度变形时，提出了一种双有限厚条法．这种方法特介质及衬砌均看作厚壁结构，沿母线方向取有限厚条进行离散，这样便可以将三线问题化为一维问题进行数值计算，大大减少了计算工作量，且其精度与通常的有限条法相当．     

弹性连续介质中有限长环向加肋圆柱壳的振动特性分析

基于Flugge薄壳理论,利用环向加肋圆柱壳中力与壳体中面位移关系,运用波传播理论考虑有限长圆柱壳两端边界条件,得到环向加肋圆柱壳结构的运动控制方程。再基于Navier-Stokes波动理论建立圆柱壳周围无限弹性连续介质的运动方程,在此基础上,通过接触面连续条件与Flugge薄壳理论基本条件,建立基于弹性介质与环向加肋圆柱壳结构耦合作用下的圆柱壳振动控制方程,从而得到弹性介质中环向加肋圆柱壳结构的自振特性参数。通过真空中普通圆柱壳、弹性介质中普通圆柱壳、真空中环向加肋圆柱壳以及弹性介质中环向加肋圆柱壳结构的振动特性分析,同时结合三维有限元仿真分析,验证了本文理论方法的正确性,研究成果可为地下管道等相关结构的抗震设计及无损检测提供理论指导。     

复杂地质条件下地下洞室曲面块体地震响应分析

近年来我国兴建了大批大型地下洞室群,许多地下工程因地震而遭到破坏,因此地震作用下地下洞室的动力响应及工程安全问题越来越受到重视.局部块体是控制洞室稳定的关键问题,对块体进行地震响应分析具有十分重要的意义.针对洞室区域存在大量复杂地质曲面的情况,在曲面块体的快速识别方法的基础上提出了曲面块体的地震响应分析理论与方法,研究了基于三维地质模型的随机裂隙面生成及动态校核技术,运用改进的Newmark法——Hilber-Hughes-Tayor算法对复杂地质条件下曲面块体的地震响应进行了分析研究,并将其应用于我国西南某水电工程实例中.     

地下建筑结构的抗震设计

阐述了地下结构抗震设计的主要方法,基于地下结构破坏的特征和地下结构的动力反应特性,提出了地下结构抗震承载能力的主要措施。     

地下圆形衬砌洞室对SV及Rayleigh波的动应力集中(Ⅰ):3-D级数解

为了研究地下圆形衬砌洞室在入射平面SV波和Rayleigh波作用下的动应力集中问题,利用波函数展开法,求解出三维条件下的级数解。当衬砌与半空间介质相同时,级数解将退化为无衬砌时的结果。级数解为进一步定量分析衬砌洞室对入射平面SV波和Rayleigh波的动力集中提供了理论基础。     

岩体特性对围岩与结构动力相互作用影响

通过研究岩石特性,进一步对围岩与结构动力耦合机理进行分析。爆炸荷载原型实验研究困难较大,因此应用ANSYS/LS-DYNA非线性显式动力有限元程序和流固耦合计算方法,对垂直爆炸不同岩石类别、不同跨度地下拱形结构进行数值模拟,得到了岩石类别对于不同跨度结构影响的不同规律。研究表明:岩石硬度越大,拱顶动力相互作用显著增大,远距离爆炸对大跨硬岩结构拱肩和拱脚产生明显的反复拉压作用;岩石越软,跨度越小,近距离爆炸对整个结构动力相互作用影响越大。