两相邻建筑“结构土结构体系”的动力特性

为了研究建筑群中相邻结构存在导致结构动力特性的变化,将上部结构简化为等效单自由度模型,采用刚性基础明置于均质土层上,系统地研究两个相同结构所构成三维结构-土-结构体系中,邻近结构存在对结构动力特性的影响.根据结构-土-结构相互作用下体系存在两阶频率相近相位相反振动模态的现象,提出了孪生频率的概念.随后,探讨了孪生频率随结构与土层的频率比、结构之间的相对距离、基础宽度与土层厚度比等因素的变化规律,以反映两结构通过土体耦合对结构动力特性的影响.在此基础上,进行了行波地震输入下结构-土-结构相互作用体系动力反应计算,结果表明,由于孪生频率的存在,易于使结构和场地产生拍的现象.     

堤坝和基础非线性动力失稳灾变的分岔突变分析

为了更深刻本质地研究堤坝系统发生动力溃坝灾害的机理，应用非保守系统拉格朗日动力学理论建立了堤坝 基础系统在地震荷载作用下3个自由度的非线性动力学模型,它描述了堤坝 基础系统在地震荷载作用下的横向振动、竖向振动和基础振动的非线性特征.在此基础上，对由振幅、作用力和激振频率所表示的相空间中动力系统在简谐激励作用下共振响应表现出的畸变、折叠、突跳和滞后等现象，以及对在范德玻尔轨迹平面上系统稳定性分岔的特征和共振峰畸变突跳现象的机理，以及分频过程的亚谐振的现象进行了研究，从不同角度对非线性动力系统给出了双（或单）尖点突变模型，描述了由堤坝 基础结构中非线性因素演化造成系统稳定性分岔所导致的系统振幅平方A21失稳突跳抖动，使堤坝系统的动能（或动量）发生突然的改变，从而在系统内产生了很大的冲击应力的灾变机理.     

考虑土-高层建筑群动力相互作用的振动台试验研究

为揭示高层建筑群间相邻结构动力相互作用机理和结构行为变化,设计2个土-结构体系对照模型,在场地土条件相同的情况下,一个仅有单独的上部结构、另一个则包含5个上部结构,并分别进行振动台试验,获取上部结构关键部位在地震动激励下的反应.试验结果显示:在地震作用下,高层建筑群内结构存在明显的相互作用,群体建筑的沉降和倾斜较单独建筑增大;相邻建筑的存在会使上部结构频率降低;相邻建筑的相互作用使上部结构加速度反应和位移反应有时增大,有时减小,此变化取决于输入地震波的频谱特性;建筑群内中部建筑的加速度和位移反应强于周围建筑.     

海底隧道地震动力响应研究

高水压作用下海底隧道的地震动力响应是一个需要深入研究的问题.基于Winkler地基模型,利用动力平衡条件和微分关系推导出了仅由弯曲引起的梁振动方程,利用分离变量法求得了海底隧道的振型和自振频率,并推导出了地震作用下海底隧道与地基之间的动力相互作用系数以及隧道结构位移表达式.通过算例计算研究了水压对于结构的自振频率、结构位移以及相互作用系数的影响.研究表明,高水压作用下结构的地震动力响应不可忽略.     

结构-土相互作用体系的地震作用取值——基于规范-非平稳地震动模型的复模态频域法

为了求解结构-土相互作用体系的地震作用,对基于规范-非平稳地震动模型的复模态频域法进行了系统研究.首先,建立了结构-土相互作用体系的运动方程,根据上部结构的地震响应以第一阶振型为主的特点,将其按第一振型展开;然后,针对所得运动方程为非对称质量与非经典阻尼矩阵的情况,用复模态法解耦;最后,采用与抗震规范设计反应谱的地震动参数一致的Clough-Penzien-三段式非平稳地震动随机模型在频域内进行了体系的随机地震响应分析,进而得到了结构的地震作用取值.通过一个例子来说明本文方法在结构-土相互作用体系地震作用取值的应用,同时分别给出了基础固定结构基于地震动模型和规范设计反应谱的地震作用取值来进行比较.     

地震时桩土动力相互作用的Penzien模型研究

为了检测在未来地震作用下,高层建筑结构的桩土支承体系能否经受得住考验,建立一种合理的桩土动力相互作用的分析模型.在对桩土支承体系运动方程研究的基础上,对Penzien模型的特征和该模型中刚度、质量、阻尼等参数进行了细致的分析与探讨,给出了确定这些参数的具体计算方法与公式.从而可为地震作用下桩土的动力相互作用研究,提供较为合理的分析模型.算例结果表明,Penzien模型能够考虑群桩的抗弯、抗扭效应,并能用于竖向和水平向的震动分析,详细揭示水平地震作用下桩、桩间与桩底土体、承台以及桩土体系的动力效应特征.     

结构--土相互作用体系地震作用简化计算方法

首先建立了结构-土相互作用体系的运动方程,给出了等效体系的频率和阻尼比与基础固定结构与地基土的频率和阻尼比之间的关系式.由于新规范的地震影响系数α的取值一般要求阻尼比在0.01～0.2之间,考虑结构-土相互作用后体系的频率会减小,阻尼比可能会超出范围,因此在求α时必须用结构-土相互作用体系的频率和阻尼比,并且用阻尼比影响因子Ba进行修正,在求得总地震作用后再根据底部剪力法得到各质点的地震作用取值,并通过实例说明该方法的应用.     

考虑剪切效应的盾构隧道在轴向传播横波作用下的动力响应研究

盾构隧道具有显著的结构离散性.考虑到管片之间的实际联结,尤其是考虑到隧道横向联结来研究隧道结构的地震反应还是一个需要深入研究的问题.研究盾构隧道在沿轴向传播地震横波作用下的动力响应,通过建立梁-弹簧模型来模拟土与结构相互作用,考虑了盾构管片间的剪切作用和盾构隧道纵向刚度的不均匀性,建立了盾构隧道的一种离散化分析模型;推导了盾构隧道在简谐波作用下的多自由度运动方程.应用中心差分法求解所得运动方程,得到了管片位移的递推公式,并用计算软件MATLAB进行了计算,得到了管片在地震作用下动力响应的时间和空间特性,得到了盾构管片之间抗剪刚度对于盾构隧道横向动力响应的影响规律.     

地震作用下矩形柱体动水压力的简化模型

为了解决地震作用下矩形柱体在水中的振动问题,提出一种水-结构动力相互作用的简化模型.首先,建立地震作用下矩形柱体与周围水体动力相互作用的动力方程,方程中矩形柱体与周围水体的相互作用是通过附加质量矩阵实现的,需要指出的是该附加质量矩阵的满阵特性导致其难以在商业有限元软件中实现;其次,提出集中附加质量矩阵模型,包括刚性运动和柔性运动引起的附加质量,其中柔性变形与水体的相互作用为刚性运动引起的附加质量乘以修正系数,并通过曲线拟合建立不同长宽比时该修正系数随宽深比变化的计算公式;最后,通过对刚性矩形桥墩动水力数值解的曲线拟合,建立了矩形柱体分布动水力的简化计算公式.     

软土-桩-结构动力相互作用振动台模型试验研究

目的 分析探讨软土-桩-结构动力相互作用的机理．方法 通过软土-桩-结构相互作用体系和刚性地基上建筑结构两个振动台模型试验，研究了相互作用对结构的动力特性和地震反应的影响．结果 通过振动台试验得到了软土-桩-结构相互作用体系和刚性地基上结构体系的自振周期、阻尼比、加速度反应和位移反应曲线等．结论 结果表明，软土-桩-结构动力相互作用对结构的动力特性和地震反应有较大的影响：建筑结构自振频率减小，阻尼增大：在地震作用下，考虑相互作用的结构加速度、位移较基础固定的结构大．