一、边界元法在地震波动问题中的应用简介(论文文献综述)
于仲洋[1](2021)在《典型换乘地铁车站结构地震响应特性及抗震简化分析方法研究》文中进行了进一步梳理我国是地震频发国,70%以上的城市处于地震活动区,因此城市基础设施的抗震设计及安全评估是城市发展的重要课题。城市地下轨道交通由于其建设成本昂贵,一旦发生破坏修复极其困难,因此开展城市地下轨道交通抗震方面的调查研究具有重要的工程意义和学术价值。以往学者们针对结构形式简单的地铁车站结构开展了大量的调查研究,并形成了较成熟的设计方法。而随着近些年城市地下轨道交通网络愈发复杂,结构形式复杂的各类换乘地铁车站越来越多,对于这些复杂的车站结构,除了需要考虑与周围土层间的相互作用特性外,结构与结构间的相互作用特性也会对结构地震响应特性产生重要影响,以往对这方面内容研究较少,且缺少简单有效的抗震设计计算理论和方法。有鉴于此,本文对十字型交叉节点换乘和H型短通道平行换乘两类典型的换乘地铁车站开展系统研究,采用理论分析、振动台模型试验、有限元数值模拟等方法,探究两类换乘地铁车站结构的地震响应规律、抗震分析方法等问题,以期为复杂地下结构的抗震设计提供参考依据。完成的主要工作以及取得的成果如下:(1)首次利用侧墙局部受力简化模型和解析解理论推导的方式探究了十字交叉车站的交叉换乘段对侧墙局部受力特性的影响。结果表明:车站交叉换乘段对侧墙局部受力的影响范围基本在3倍的层间高度以内;超过该范围后,车站结构内力响应与标准段内力响应一致。(2)首次开展关于十字交叉车站结构模型的振动台试验,揭示了在地震作用下结构特有的动力变形规律以及结构间动力相互作用特性。结果表明:模型两个方向上的结构间的相互作用特性主要受自身结构形式影响;不同工况条件下结构模型的交叉换乘段对整体结构以及结构与土层间相互作用的影响基本在1.5倍的结构宽度以内,超过该范围后,结构模型不再受交叉换乘段影响。(3)利用有限元数值模拟还原振动台试验过程,通过对比分析证明了数值模拟方法的科学有效性。建立单层十字交叉车站的全尺寸模型,再次探究车站交叉换乘段对侧墙局部受力特性的影响,证明局部受力简化理论模型获得的理论解及结论是合理的。建立多层十字交叉换乘地铁车站的全尺寸模型,多角度探究此类换乘车站结构间的相互作用规律。结果表明:影响此类换乘车站结构动力响应的关键因素是自身结构形式;车站交叉换乘区段内的底层结构中柱以及两个方向结构间的交叉连接段是此类车站结构的抗震薄弱环节;不同外部条件下车站交叉换乘段的影响与试验结果一致,影响范围基本在1.5倍的结构宽度以内,超过该范围后,结构不再受车站交叉换乘段影响。(4)提出一种适用于复杂地下结构的三维拟静力抗震分析方法,用于十字交叉换乘地铁车站结构的抗震分析。通过理论推导证明该方法在理论上是严谨的,通过实例验算证明该方法是一种实用且精度较高的拟静力抗震分析方法。(5)建立H型短通道平行换乘地铁车站有限元模型,系统探究此类换乘车站结构间的相互作用规律,完善此类复杂地下结构地震响应规律。结果表明:并行车站间的通道换乘段对车站整体结构的影响范围基本在1.5倍的换乘通道宽度以内,而并行两车站间的相互影响范围基本在2倍的结构宽度以内。随后提出针对H型短通道平行换乘地铁车站的拟静力抗震分析方法。
赵恒亮[2](2021)在《橡胶土地基与结构动力相互作用研究》文中研究说明
何江海[3](2021)在《基于离散元法的土质边坡地震响应数值模拟研究》文中提出
魏圣明[4](2021)在《强震作用下浅埋地铁车站结构倒塌破坏机理研究》文中提出
贾萱[5](2021)在《饱和土-结构动力相互作用数值分析中地震波输入方法研究及应用》文中研究说明数值模拟是解决饱和土-结构动力相互作用问题的重要手段,而有效的波动输入方法,是确保地震作用下饱和土-结构动力相互作用问题数值模拟精度的一个关键环节。本文对饱和土-结构动力相互作用问题分析中的地震波动输入方法进行了系统研究,基于单相介质人工边界子结构法,针对饱和多孔介质以固相位移u和孔隙压力p为基本未知量的u-p形式控制方程,推导了等效输入地震荷载的表达式,并结合流固耦合孔压单元和黏弹性动力人工边界条件,提出了一种饱和土-结构动力相互作用问题的地震动输入新方法,并将其实现于通用软件ABAQUS中。结合所提出的地震波动输入方法,研究了饱和地基场地中地铁车站在不同类型地震波作用下的动力反应特性。本文的主要研究内容和成果如下:(1)提出了一种适用于研究饱和土-结构动力相互作用数值模拟问题的新输入方法。从流体饱和介质u-p形式的流固耦合动力方程入手,将刘晶波提出的人工边界子结构法推广至饱和两相介质,推导了饱和两相介质的等效输入地震荷载的计算表达式,为新方法的提出奠定了理论基础;在新输入方法的实现过程中,主要针对如何将方法在数值模拟通用软件中实现为出发点,将流固耦合孔压单元和饱和多孔介质的动力人工边界结合,一并实现于通用软件ABAQUS之中,同时基于MATLAB计算平台开发了用于生成黏弹性人工边界文件(Spring&Dashpot.inp)的辅助程序,利用Python语言编写用于生成等效输入地震荷载输入文件(Amp&Cload.inp)的脚本,为新输入方法的实现提供了技术支持。(2)将提出的新方法用于饱和地基场地中地铁车站的动力反应特性研究中,分析了不同类型地震波作用下,场地土类型及入射波角度对地铁车站的动力反应的影响。新方法提出后,首先通过饱和自由场算例,验证了新输入方法可应用于地震波的垂直入射和斜入射。然后针对饱和地基场地中地铁车站数值分析模型,研究了在不同类型地震波作用下单相介质场地和饱和介质场地中地铁车站的地震反应特性,以及入射角度对地铁车站动力特性的影响。分析结果表明:由于孔隙水的存在,饱和场地中土-结构动力相互作用现象更为明显;在饱和场地中,相较于SV波,入射角度的变化对P波的影响更大;地下结构的动力响应特性受地震波类型影响较大。
包得志[6](2021)在《梯形沉积盆地放大效应的二维数值模拟研究》文中指出历史上多次地震的震害调查发现,沉积盆地对地震动具有很强的放大效应,因此坐落于盆地中的建筑物在地震发生时往往受损严重。各个国家都有许多城市位于盆地地区,如墨西哥首都墨西哥城、日本东京、我国的北京、台北等等,这些城市人口众多、各类建筑密集,一旦发生地震将产生难以估量的巨大损失。我国目前的建筑抗震设计规范当中还并没有对盆地这种特殊的场地类型提出明确的设防要求,坐落于盆地中的建筑结构往往会低估地震作用的影响,这就给这类建筑结构带来隐患。研究盆地对地震动的影响能够使我们更加清楚地认清其对地震动特性的影响规律,为盆地中的抗震设防和城市规划提供参考依据。有关盆地效应的研究已有很多,本文采用显式有限元结合透射人工边界的方法,首先探讨了简单SH波以不同入射角度入射以及梯形沉积盆地基岩倾角和覆盖土层厚度的变化对地表放大系数分布、反应谱及面波发育的影响。然后采用频带更宽的实际地震中所记录到的地震波作为输入,分析了盆地地表不同位置反应谱的差异。接着改变覆盖土层的厚度,研究覆盖土层厚度的变化对于地表峰值加速度放大的影响以及对反应谱的影响。最后将影响盆地放大效应的参数无量纲化,定义了盆地深宽比、盆地土层和基岩介质波速比、盆地深度与入射波主频波长之比、盆地开口宽度与入射波主频波长之比。研究以上无量纲参数对盆地放大系数的影响。本文得到的主要成果如下:1、位于盆地内部覆盖土层上的观测点的放大系数要明显大于位于盆地外部基岩观测点上的放大系数。并且从合成的地震图当中可以明显观察到在盆地边缘处有面波产生,并且沿着水平方向向盆地中心传播。2、随着地震波的入射角度的不断变化,盆地内部地表各处的加速度峰值放大系数的分布也不断改变。放大系数最大值并不是出现在地震波垂直入射的情况,而是出现大约10°左右入射时。另外盆地基岩倾角的改变对加速度峰值放大系数的分布也有较大的影响。盆地基岩倾角越大,最大放大系数出现的位置越靠近梯形盆地的边缘处,盆地基岩倾角越小,最大放大系数出现的位置越靠近梯形盆地的中心处。3、通过改变入射角度和基岩倾角的方式研究了二者对盆地内部面波发育的影响,给出了面波加速度峰值随基岩倾角的变化曲线。结果显示基岩倾角在较小情况时面波成分要比基岩倾角较大时的情况更为丰富。4、研究了盆地基岩倾角变化时盆地不同位置接收点反应谱的差异。基岩倾角的变化对反应谱的影响并没有特别明显的规律,但位于盆地中心处的观测点长周期(T>1s)的地震动幅值要明显大于其他位置处。以实际地震动作为输入得到的反应谱谱比曲线可知,位于盆地中心处的点对于周期T=1.6s左右的地震动放大倍数能够达3倍左右。5、最后将影响盆地放大效应的三大类影响因素,包括盆地的几何形状、盆地介质材料的物理属性、入射波频率等定义为以下几个无量纲参数:盆地的深宽比、盆地土层和基岩介质波速比、盆地深度与入射波主频波长之比、盆地开口宽度与入射波主频波长之比等。研究发现盆地的深宽比越大盆地的聚焦效应越明显,反之盆地的边缘效应更显着。盆地开口宽度与入射波主频波长之比的变化也显着影响地表加速度峰值放大系数的分布,随着比值的不断增大盆地内部放大倍数最大的点逐渐从盆地中心处移向盆地边缘处,表现出越来越明显的边缘效应。对放大系数影响最显着的参数就是土层和基岩介质的波速比,波速差异越大盆地内部各个观测点的放大系数要整体上大于介质波速比较小的情况。另外波速差异越大,地震波在基岩土层分界面处的折射角变大,盆地也更倾向于在盆地中心处出现加速度峰值放大系数的最大值,表现出显着的聚焦效应。本文的创新工作主要是:提出了影响盆地放大效应的无量纲参数,以无量纲参数法系统分析并总结了盆地放大效应的规律,为以后对盆地放大效应的研究提供了新思路新方法。
李诗意[7](2021)在《地震作用下起伏场地的坝—基动力相互作用八叉树分析模型与应用》文中进行了进一步梳理结构-地基动力相互作用分析是水工、核电等多个领域的研究热点,随着研究的逐渐深入,对相互作用方法和模型的研究逐渐趋于精细化。除了不断细化的研究方法外,复杂场地特征的精细模拟对结构响应具有重要影响,当前地基模型研究主要集中在近场地基的精细刻画上,不同于自由场地的近场形态特征如地表的天然起伏、基坑开挖、人工换填和地基处理等会引起波的散射和衍射,从而对结构动力响应产生重要影响。由于起伏场地模型建模和剖分的复杂性,传统分析过程通常采用简化后的场地模型,或者为了保持场地特征采用四面体单元进行剖分,从而造成求解精度的降低,因此,亟需寻找一个能够对复杂场地进行动力相互作用分析的方法。在结构-地基动力相互作用领域,建立精细化模型主要有以下困难:起伏场地模型的建立及网格划分、力学分析模型的选择、地基和结构的网格模型连接、地基无限域的模拟、合适的求解平台等。基于以上讨论,本文提出了一个完整的基于场地地形的快速建模和八叉树网格自动剖分的动力相互作用分析方法,并通过数值算例分析验证了该方法的可行性,主要研究内容如下:(1)提出了基于Google地图和CAD等高线图的快速建模方法,实现地图或图纸到三维STL模型的转化,并研究了与起伏场地STL模型相适应的八叉树网格自动剖分方法,只需设置控制参数即可自动完成剖分过程。(2)通过编写计算程序,实现了上述八叉树网格模型到比例边界有限元多面体单元模型的转换,分析八叉树网格模型的拓扑结构信息,提取节点、单元、面和相似中心信息,完成SBFEM单元计算模型的构造,解决了计算模型中存在奇异单元的问题。并设置粘弹边界模拟地基无限域,通过提取完整的边界面信息,计算粘弹边界的脚本文件。通过悬臂梁、自由场地和起伏场地的求解,验证了地震动输入的合理性和程序的正确性。(3)通过选取坝体和地基接触面,设置地基接触面的蒙层单元,采用ABAQUS中面-面接触的方式,完成了有限元坝体和比例边界有限元地基的组合。并在UEL用户单元子程序实现SBFEM单元的基础上,在ABAQUS平台完成了结构-地基动力相互作用分析,最后通过后处理完成了SBFEM模型的结果响应可视化。(4)对实际工程算例进行动力相互作用分析,验证了上述坝体和地基组合方法的正确性,并表明了整个研究方法的可行性。通过对简化场地和起伏场地两种模型的动力相互作用分析,研究了场地特征对结构动力响应的影响。结果表明,起伏场地模型会增大结构的应力和加速度响应,引起顺河向位移峰值的增大和极值点位置的变化。
吴悦[8](2021)在《考虑动水压力的深覆盖层土石坝动力非线性分析》文中指出我国被全球两大地震带(环太平洋地震带和欧亚地震带)包围,地处青藏高原的西藏地区更是中国地震多发地区,具有强度大、分布广等特点,因此西藏地区水工结构的抗震特性研究极为重要。通过研究水工结构在地震荷载作用下的动力响应特性,进而掌握地震动的基本特性以及抗震减灾的基本原理。随着计算机技术的发展,水工结构的有限元数值模拟也得到了飞速发展。在土石坝有限元数值模拟中,通常人为的截取一定范围地基边界将无限域变为有限域,然后在边界处施加边界条件来模拟无限地基“辐射阻尼”效应,从而得到更为精确的计算结果。文中以西藏高寒、高海拔、高地震烈度地区复杂的地质条件为背景,西藏某土石坝为分析对象,根据该土石坝的实际结构参数建立三维仿真分析模型,采用等效线性法对坝体-库水-地基的结构动力特性进行仿真计算,并对计算结果进行分析,具体工作内容如下:根据西藏某土石坝的实际结构参数分别建立无限元边界和粘弹性边界的三维仿真分析模型,首先采用邓肯E-B模型对西藏某土石坝进行静力计算,将静力计算的结果作为动力计算的初始条件。然后采用等效粘弹性模型对西藏某土石坝进行动力计算,地震动输入采用有质量输入模型。动力数值计算分别在18种计算工况下进行,主要研究了不同人工边界条件(粘弹性边界条件、无限元边界条件)、不同地震动输入峰值(0.1 g、0.3 g和0.4 g)以及是否考虑动水压力对坝体动力响应特性的影响。将动水压力以附加质量的形式施加在上游坝面和坝底,以及将粘弹性边界条件施加在坝基截断面处,两者涉及的结点都较多,人工施加费时费力,利用编程软件可以简化施加过程,使得粘弹性人工边界、无限元人工边界、动水压力的施加都能在有限元分析软件ABAQUS中得到很好的实现,也使得迭代计算过程也变得更加简便。对静力、动力非线性数值计算结果进行对比分析,得出以下结论:(1)坝体基本不存在拉应力单元,且位移沉降较小,对大坝的安全运营不会产生较大影响。(2)粘弹性边界条件可以更加真实地反映地基的辐射阻尼效应,保证了数值计算的精度。(3)坝体的加速度响应与输入地震动时程曲线具有较高的拟合度,但有一定的滞后效应。坝体的加速度响应随着输入地震动幅值的增加而增加。(4)粘弹性边界条件下坝体的加速度放大系数随坝体高程的增加逐渐增大。无限元边界条件下坝体的加速度放大系数随坝体高程的增加先减小后增大。最小值出现在约坝体高程的1/5处。动水压力使得粘弹性边界条件下的加速度放大系数大于无限元边界条件下的加速度放大系数的部分有所增加。(5)地震荷载的作用下,深覆盖层对坝体加速度响应具有一定的抑制作用,动水压力坝体的动力响应具有一定的激励作用。但是深覆盖层的抑制作用与动水压力的激励作用之间的关系还需进一步深入分析和探讨。在超高土石坝的动力非线性分析中,库水量更大,动水压力以及其他诸多复杂的影响因素对坝体动力响应的影响仍需深入分析探讨。随着高土石坝的修建越来越多,这对深覆盖层上高土石坝工程的抗震研究有着重大意义。
常文斌[9](2021)在《基于离散元的不同坡体结构黄土地震滑坡运动学特征研究》文中研究指明黄土高原是我国黄土最为发育的地区,同时也是地震频发的地区,黄土特有的架空结构及弱胶结特性使其具有极高的地震易损性,历史上的强震都曾在该地区引发了大量的滑坡等地震灾害。大量的震害调查及研究表明,黄土斜坡内部广泛发育的构造节理面、土-岩地层接触面、软化液化层等复杂结构往往是导致黄土地震滑坡的关键因素。本文在对黄土高原地区斜坡坡体结构大量现场调查的基础上,以临汾乡宁滑坡、静宁孙家沟滑坡、固原石碑塬滑移为典型案例,采用颗粒离散元软件分别模拟了构造节理斜坡、土-岩接触面斜坡、含软化液化层斜坡三类不同坡体结构斜坡地震作用下的破坏过程,对滑坡的滑动过程、破坏机理、滑体的运动堆积特征进行了分析,在此基础上提出了一种基于运动学原理的,适用于地震作用下不同结构滑坡的滑移距计算方法。主要结论如下:(1)黄土地区斜坡内发育的复杂坡体结构主要包括黄土节理及裂隙、黄土落水洞及陷穴、黄土-泥岩基岩等地层接触面、黄土砂质及粉质等饱水软化层及液化层。其中,黄土节理及裂隙面对斜坡整体的分割作用、黄土-泥岩接触面处土体的双层异质特性、黄土软化液化层的流滑特性,均在一定程度上决定着斜坡破坏的过程及机理、滑体的运动学特征等。(2)构造节理型斜坡的破坏过程可归纳为:裂纹沿节理两端扩展—坡体内滑动面贯通—滑体沿节理面滑落。土-岩接触面斜坡的破坏过程可归纳为:坡顶受地震放大作用的率先塌陷破坏—裂纹沿接触面不断向下扩展—裂纹扩展至坡脚—滑动面贯通。含软化液化层斜坡的破坏过程可归纳为:斜坡内的软化层的地震液化—坡脚处土体的剪出破坏—斜坡上覆黄土层拉张断裂破碎—断裂破碎黄土体在液化层拖浮作用下的波浪状流滑。(3)构造节理面破坏了斜坡的整体结构,节理面处土体极低的粘聚力及构造节理面的平直光滑特性,加速了地震作用下坡体的滑动。土-岩接触面斜坡的破坏机理可以总结为地震放大效应、锁固段效应、启程剧动效应的先后作用,使得此类地层接触面斜坡表现出高速远程的滑动特征。含软化液化层滑坡远距离滑动的主要原因则可归结为液化层拖浮上覆断裂黄土层的远距离流滑。(4)构造节理型斜坡滑体的堆积特征主要是,大型块状滑体在坡脚前地表受摩擦拉裂及震荡作用的破碎解体堆积。土-岩接触面斜坡滑体最终堆积体停留在斜坡坡脚左右两侧的区域,坡脚处堆积体的厚度最大达18 m。含软化液化层斜坡滑体的堆积特征表现为斜坡上覆断裂破碎的黄土层,在液化层的拖浮作用不断向前流动堆积。不同类型斜坡滑体的速度及位移特征均较好的验证了其对应斜坡的破坏机理及运动特征。(5)基于能量守恒及牛顿第二运动定律推导的滑移距计算模型表明,滑坡后缘高度、滑动面倾角、地震作用强度、滑带土的强度值是地震作用下结构型滑坡滑距的主控因素。以静宁孙家沟滑坡及石碑塬液化滑移为例,对提出的滑移距计算方法模型进行了验证,基于验证结果中表现出的问题,对于滑移距模型中的摩擦系数的取值方法进行了优化。长期以来,对于黄土复杂坡体结构地震滑坡的研究多较为零散,相对系统的研究鲜有报到。本研究综合考虑了黄土地区典型的三类坡体结构因素,创新性的对比分析了不同结构斜坡地震作用下的破坏过程及滑体的运动特征,同时对于结构型黄土滑坡的运动滑移距模型的推导也有了一定的突破。研究成果填补了复杂坡体结构黄土斜坡,运动学特征及滑移距模型研究较少的空缺,对于黄土高原地震易发区的复杂坡体结构滑坡灾害的防治提供了理论依据及科学指导。
黄磊[10](2020)在《三维层状半空间地震波散射新型间接边界积分方程法》文中研究指明我国诸多重大工程位于高地震烈度复杂地形地貌区,且复杂场地导致地震动放大效应,因此,研究震源特性和复杂场地效应(河谷、盆地、山体、滨海软土场地等),可为复杂场地条件下结构抗震设计提供准确的地震动输入,具有重要的工程意义。本文开展了三维单相和饱和层状半空间地震波散射、含复杂地形的层状半空间地震波散射研究,主要研究工作和创新成果如下:(1)建立了三维单相层状半空间地震波散射新型间接边界积分方程法(IBIEM)。求解三维单相层状半空间自由场;在散射体表面等效圆形单元上施加均布载荷,构建散射波场,远场求解利用集中荷载动力格林函数;验证了方法的正确性,揭示了层状半空间中由层状介质的共振特性决定的复杂散射特性。研究表明:覆盖层的动力特性对层状介质中局部地形的散射效应有很大影响,在软覆盖层的前两阶共振模型中,位移可放大近1倍。(2)建立了三维饱和层状半空间地震波散射新型间接边界积分方程法。求解三维饱和层状半空间自由场;基于Biot理论,加入流体荷载,推导了多孔饱和层状半空间上倾斜圆盘荷载动力格林函数,远场求解利用饱和集中荷载动力格林函数;验证了方法的正确性,揭示了饱和层状半空间中凹陷地形对地震波的散射规律。研究表明:随着上部土层孔隙率的增加,位移幅值可放大1~6倍。垂直入射的SV波峰值水平振幅在凹陷的拐角处可达7.5。(3)发展了适用于含复杂场地层状半空间地震波散射的有限元-间接边界积分方程耦合方法。基于所建三维层状半空间新型间接边界积分方程法,进一步采用有限元方法处理局部复杂场地,实现了对近场复杂场地和远场层状无限域波动状态的精确模拟;进行了方法验证,阐明了含局部复杂地形的层状半空间地震波散射特征。研究表明:在复杂形状盆地内,地震波出现更多的聚焦区,盆地较深一侧的位移聚焦与放大效应更为明显。在层状场地中,狭长形沉积盆地位移可放大1.5倍。
二、边界元法在地震波动问题中的应用简介(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、边界元法在地震波动问题中的应用简介(论文提纲范文)
(1)典型换乘地铁车站结构地震响应特性及抗震简化分析方法研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 地下结构抗震分析方法 |
1.2.1 原型观测 |
1.2.2 模型试验 |
1.2.3 理论分析 |
1.3 复杂地下结构地震响应特性 |
1.4 地下结构抗震设计理论 |
1.4.1 抗震设计方法分类 |
1.4.2 抗震设计方法应用 |
1.5 本文研究内容 |
1.5.1 现阶段研究存在问题 |
1.5.2 研究内容 |
1.5.3 创新点 |
1.5.4 技术路线 |
第二章 车站交叉换乘段对侧墙局部受力特性影响 |
2.1 引言 |
2.2 侧墙局部受力模型基本假定 |
2.3 侧墙局部受力模型公式推导 |
2.3.1 薄板弯曲叠加法原理 |
2.3.2 简化公式理论推导 |
2.3.3 挠度表达式验算 |
2.4 侧墙局部受力模型的应用 |
2.5 本章小结 |
第三章 十字交叉车站结构模型振动台试验研究 |
3.1 引言 |
3.2 振动台试验方案设计 |
3.2.1 试验装置介绍 |
3.2.2 模型相似比确定 |
3.2.3 试验模型制备 |
3.2.4 试验测点布置与采集 |
3.2.5 试验模型性能测试 |
3.2.6 试验加载方案 |
3.3 振动台试验结果分析 |
3.3.1 加速度响应规律 |
3.3.2 结构应变响应规律 |
3.3.3 侧墙土压力响应规律 |
3.4 本章小结 |
第四章 十字交叉换乘地铁车站动力时程分析 |
4.1 引言 |
4.2 地震分析中的关键问题 |
4.2.1 土体本构关系模型 |
4.2.2 模型人工边界条件 |
4.2.3 其他关键问题 |
4.3 振动台试验动力时程分析 |
4.3.1 有限元模型设置 |
4.3.2 数值模拟方法验证 |
4.4 单层十字交叉车站结构 |
4.4.1 有限元模型设置 |
4.4.2 侧墙局部受交叉换乘段影响分析 |
4.5 多层十字交叉换乘地铁车站原型 |
4.5.1 工程背景 |
4.5.2 有限元模型设置 |
4.5.3 结构间相互作用影响分析 |
4.6 本章小结 |
第五章 十字交叉换乘地铁车站简化抗震分析方法 |
5.1 引言 |
5.2 抗震分析思路、原理与应用 |
5.2.1 抗震分析思路 |
5.2.2 基本原理 |
5.2.3 抗震分析方法应用 |
5.3 算例验证 |
5.4 本章小结 |
第六章 H型短通道平行换乘地铁车站动力时程分析 |
6.1 引言 |
6.2 H型短通道平行换乘地铁车站原型 |
6.2.1 有限元模型设置 |
6.2.2 车站受换乘通道影响分析 |
6.2.3 结构间相互作用影响分析 |
6.3 通道换乘地铁车站简化抗震分析方法 |
6.3.1 抗震分析思路 |
6.3.2 抗震分析方法应用 |
6.4 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
学位论文数据集 |
(5)饱和土-结构动力相互作用数值分析中地震波输入方法研究及应用(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 土-结构动力相互作用问题 |
1.2.2 饱和土-结构动力相互作用问题 |
1.2.3 饱和两相介质动力人工边界 |
1.2.4 土-结构动力相互作用地震波输入方法 |
1.3 研究内容 |
1.4 本文创新点 |
2 饱和多孔介质波动理论和黏弹性动力人工边界 |
2.1 饱和多孔介质波动理论 |
2.1.1 两种形式的波动方程简介 |
2.1.2 流固耦合饱和两相介质动力模型 |
2.1.3 UEL自定义孔压单元的验证 |
2.2 饱和多孔介质的黏弹性动力人工边界 |
2.2.1 黏弹性动力人工边界的施加 |
2.2.2 黏弹性动力人工边界的验证 |
2.3 本章小结 |
3 基于黏弹性人工边界子结构的地震波动输入新方法 |
3.1 等效输入地震荷载表达式推导 |
3.2 新输入方法的提出 |
3.3 均匀半空间地震波垂直入射验证 |
3.3.1 脉冲波垂直入射算例 |
3.3.2 实际地震波垂直入射算例 |
3.4 成层半空间地震波垂直入射算例 |
3.4.1 脉冲波垂直入射算例 |
3.4.2 实际地震波垂直入射算例 |
3.5 均匀半空间地震波斜入射算例 |
3.5.1 P波斜入射 |
3.5.2 SV波斜入射 |
3.6 本章小结 |
4 不同类型地震波作用下的地铁车站动力响应研究 |
4.1 场地计算模型与介质材料参数 |
4.2 单相介质与饱和介质场地中地铁车站的地震反应特性研究 |
4.2.1 车站主体结构的应力分布规律 |
4.2.2 车站结构监测截面的弯矩分布情况 |
4.2.3 垂直于车站位置的地表加速度研究 |
4.3 入射角度对地铁车站动力特性的影响 |
4.3.1 车站结构监测截面的弯矩分布情况 |
4.3.2 垂直于车站位置的地表加速度研究 |
4.3.3 车站底板中部地基土孔隙压力研究 |
4.4 本章小结 |
5 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
学位论文数据集 |
(6)梯形沉积盆地放大效应的二维数值模拟研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 沉积盆地地震效应研究综述 |
1.2.1 强震观测法 |
1.2.2 理论解析法 |
1.2.3 数值模拟法 |
1.3 沉积盆地地震效应 |
1.3.1 盆地的面波效应 |
1.3.2 盆地的边缘效应和聚焦效应 |
1.3.3 盆地内部的共振效应 |
1.4 本文研究的主要内容 |
第二章 波动有限元计算原理 |
2.1 引言 |
2.2 场地有限元动力方程的建立 |
2.3 动力方程的时域解法 |
2.4 人工边界的概述 |
2.4.1 全局人工边界条件 |
2.4.2 局部人工边界条件 |
2.4.3 透射边界的原理 |
2.4.4 透射边界稳定性分析 |
2.5 网格尺寸的划分 |
2.6 本章小结 |
第三章 入射角度和基岩倾角对盆地放大效应影响 |
3.1 引言 |
3.2 计算模型介绍 |
3.2.1 计算模型 |
3.2.2 输入波 |
3.3 地震波入射角度的影响 |
3.3.1 不同入射角度地表合成地震图 |
3.3.2 地表加速度峰值放大系数 |
3.3.3 入射角度对反应谱的影响 |
3.4 盆地基岩倾角的影响 |
3.4.1 不同基岩倾角地表各接收点合成地震图 |
3.4.2 盆地基岩倾角与面波幅值的关系 |
3.4.3 地表加速度峰值放大系数 |
3.4.4 不同基岩倾角下反应谱差异 |
3.5 实际地震动输入下的放大效应 |
3.6 本章小结 |
第四章 盆地覆盖层厚度对放大效应的影响 |
4.1 引言 |
4.2 计算模型简介 |
4.3 不同覆盖土层厚度地表合成地震图 |
4.4 地表加速度峰值放大系数 |
4.5 覆盖土层厚度变化对反应谱的影响 |
第五章 无量纲参数对沉积盆地放大效应的影响 |
5.1 引言 |
5.2 计算模型和输入波 |
5.2.1 计算模型 |
5.2.2 输入波 |
5.3 影响参数的无量纲化处理 |
5.4 SH波垂直入射计算结果及分析 |
5.4.1 深宽比π_1对放大系数的影响 |
5.4.2 波速比π_2对放大系数的影响 |
5.4.3 无量纲频率π_3对放大系数的影响 |
5.4.4 无量纲化盆地宽度π_4对放大系数的影响 |
5.5 SV波垂直入射计算结果及分析 |
5.5.1 深宽比π_1对放大系数的影响 |
5.5.2 波速比π_2对放大系数的影响 |
5.5.3 无量纲频率π_3对放大系数的影响 |
5.5.4 无量纲化盆地宽度π_4对放大系数的影响 |
5.6 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 后续工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(7)地震作用下起伏场地的坝—基动力相互作用八叉树分析模型与应用(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 选题背景与意义 |
1.2 结构-地基动力相互作用发展综述 |
1.2.1 结构-地基动力相互作用的基本概念 |
1.2.2 结构-地基动力相互作用的发展及研究现状 |
1.2.3 结构-地基动力相互作用面临的问题 |
1.3 三维快速建模的发展综述 |
1.3.1 三维快速建模 |
1.3.2 三维地形快速建模 |
1.4 八叉树网格发展综述 |
1.5 ABAQUS二次开发的发展综述 |
1.6 本文的工作内容 |
2 比例边界有限元法 |
2.1 比例边界有限元法的研究进展 |
2.2 比例边界有限元法的基本理论 |
2.2.1 SBFEM基本概念 |
2.2.2 SBFEM动刚度控制方程推导 |
2.2.3 刚度阵和质量阵的求解 |
2.3 基于ABAQUS用户单元子程序实现SBFEM单元 |
2.3.1 UEL开发环境 |
2.3.2 SBFEM单元的实现 |
3 起伏场地的坝-基动力相互作用八叉树分析模型的建立 |
3.1 起伏场地的快速建模 |
3.1.1 STL模型 |
3.1.2 基于Google地图和CAD等高线图的快速建模 |
3.2 八叉树网格自动剖分技术 |
3.3 SBFEM多面体单元分析模型 |
3.4 FEM坝体模型和SBFEM八叉树地基模型的组合 |
3.4.1 SBFEM八叉树场地模型的建基面处理 |
3.4.2 坝体模型和地基模型的组合 |
3.5 坝-基动力相互作用模型建立中细节问题的处理方法 |
3.5.1 奇异单元的判别与处理 |
3.5.2 场地模型四个立面的信息提取 |
3.5.3 起伏场地与坝体接触面的选取 |
3.6 小结 |
4 比例边界有限元八叉树网格模型的算例验证 |
4.1 受均布荷载的悬臂梁 |
4.2 自由场地震响应分析 |
4.3 起伏河谷场地的地震响应分析 |
4.3.1 河谷场地建模 |
4.3.2 八叉树网格剖分 |
4.3.3 建立SBFEM多面体单元分析模型 |
4.3.4 起伏场地模型的动力响应结果分析 |
4.4 小结 |
5 简化地基模型与起伏场地模型的坝基动力相互作用分析结果对比 |
5.1 工程概况及材料参数 |
5.2 坝体和地基的计算模型 |
5.2.1 坝体的计算模型 |
5.2.2 地基的计算模型 |
5.3 SBFEM单元分析模型的建立 |
5.4 计算结果分析 |
5.4.1 坝体应力和位移峰值结果对比 |
5.4.2 坝体应力和位移极值云图结果对比 |
5.4.3 坝体应力、位移、加速度时程响应结果对比 |
5.4.4 结论 |
5.5 小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 工作展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间参与课题及发表学术论文情况 |
致谢 |
(8)考虑动水压力的深覆盖层土石坝动力非线性分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 土的本构模型研究概况 |
1.2.3 土石坝地震反应分析方法研究概况 |
1.2.4 土石坝人工边界研究概况 |
1.2.5 土石坝动水压力研究概况 |
1.3 西藏水资源及大坝建设概况 |
1.3.1 西藏地区水资源及水能资源概况 |
1.3.2 西藏大坝工程建设现状 |
1.3.3 西藏地震活动和土石坝震害特点 |
1.4 本文研究方案 |
1.4.1 项目支持 |
1.4.2 研究内容 |
1.4.3 研究思路与技术路线 |
第二章 土石坝有限元分析的理论与方法 |
2.1 静力计算本构模型 |
2.2 动力计算本构模型 |
2.2.1 弹塑性模型 |
2.2.2 粘弹性模型 |
2.3 人工边界条件 |
2.3.1 无限元人工边界 |
2.3.2 粘性边界 |
2.3.3 粘弹性人工边界 |
2.4 有限元模型的建立 |
2.5 地震动的输入方法 |
2.6 地震反应分析 |
2.6.1 水平土层的地震反应分析 |
2.6.2 土楔的地震反应分析 |
2.7 动水压力的计算方法 |
2.7.1 不可压缩水体的动力基本方程和边界条件: |
2.7.2 附加质量模型 |
2.8 本章小结 |
第三章 土石坝有限元非线性分析 |
3.1 土石坝工程概况及计算模型 |
3.1.1 工程概况 |
3.1.2 计算模型 |
3.1.3 计算参数 |
3.1.4 计算工况 |
3.2 土石坝静力响应规律研究 |
3.2.1 位移分析 |
3.2.2 应力分析 |
3.3 土石坝动力响应规律研究 |
3.3.1 坝体加速度峰值响应规律 |
3.3.2 坝体加速度峰值沿坝高的分布规律 |
3.3.3 坝体加速度时程响应规律 |
3.4 本章小结 |
第四章 边界条件和动水压力对土石坝动力响应规律的影响研究 |
4.1 边界条件对土石坝动力响应规律的影响 |
4.2 动水压力对土石坝动力响应规律的影响 |
4.3 本章小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术成果 |
致谢 |
(9)基于离散元的不同坡体结构黄土地震滑坡运动学特征研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 引言 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 黄土斜坡复杂坡体结构 |
1.2.2 黄土滑坡运动学研究 |
1.2.3 离散元滑坡稳定性分析 |
1.3 研究内容及技术路线 |
1.3.1 主要研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
第二章 复杂坡体结构黄土斜坡调查分析 |
2.1 构造节理黄土斜坡 |
2.1.1 黄土构造节理 |
2.1.2 构造节理滑坡 |
2.2 土-岩接触面黄土斜坡 |
2.2.1 不同黄土地层接触面 |
2.2.2 土-岩接触面滑坡 |
2.3 含软化液化层黄土斜坡 |
2.3.1 黄土软化液化层 |
2.3.2 含软化液化层滑坡 |
2.4 小结 |
第三章 斜坡离散元模型建立方法 |
3.1 PFC方法简介 |
3.1.1 PFC基本运算原理 |
3.1.2 平行粘结接触模型 |
3.1.3 光滑节理接触模型 |
3.2 PFC阻尼机制及地震波输入 |
3.2.1 PFC阻尼机制 |
3.2.2 PFC地震波输入 |
3.3 土体细观参数选取 |
3.3.1 土体细观参数标定方法 |
3.3.2 节理细观参数标定方法 |
3.4 离散元斜坡模型 |
3.4.1 构造节理型斜坡模型 |
3.4.2 土-岩接触面斜坡模型 |
3.4.3 含软化液化层斜坡模型 |
3.5 小结 |
第四章 三类斜坡破坏过程及机理分析 |
4.1 构造节理型斜坡 |
4.1.1 斜坡破坏过程 |
4.1.2 斜坡破坏机理 |
4.2 土-岩接触面斜坡 |
4.2.1 斜坡破坏过程 |
4.2.2 斜坡破坏机理 |
4.3 含软化液化层斜坡 |
4.3.1 斜坡破坏过程 |
4.3.2 斜坡破坏机理 |
4.4 小结 |
第五章 不同斜坡滑体运动学特征分析 |
5.1 堆积特征 |
5.1.1 构造节理型斜坡 |
5.1.2 土-岩接触面斜坡 |
5.1.3 含软化液化层斜坡 |
5.2 速度特征 |
5.2.1 构造节理型斜坡 |
5.2.2 土-岩接触面斜坡 |
5.2.3 含软化液化层斜坡 |
5.3 位移特征 |
5.3.1 构造节理型斜坡 |
5.3.2 土-岩接触面斜坡 |
5.3.3 含软化液化层斜坡 |
5.4 小结 |
第六章 不同结构斜坡的运动学模型 |
6.1 不同结构斜坡的简化滑块模型 |
6.2 斜坡滑块的运动学滑距方程 |
6.3 斜坡运动学滑距方程的验证 |
6.3.1 静宁孙家沟滑坡 |
6.3.2 石碑塬液化滑移 |
6.4 小结 |
第七章 结论及展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(10)三维层状半空间地震波散射新型间接边界积分方程法(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 研究进展及存在问题 |
1.2.1 层状半空间三维地震波散射研究方法进展 |
1.2.2 单相层状半空间三维地震波散射研究进展及存在问题 |
1.2.3 饱和层状半空间三维地震波散射研究进展及存在问题 |
1.2.4 含复杂局部场地层状半空间地震波散射研究进展及存在问题 |
1.3 本文工作内容及创新点 |
1.3.1 本文工作内容 |
1.3.2 本文创新点 |
第2章 层状半空间自由场反应 |
2.1 引言 |
2.2 自由场求解方法 |
2.2.1 单相层状半空间自由场求解方法 |
2.2.2 饱和半空间自由场求解方法 |
2.2.3 饱和层状半空间自由场求解方法 |
2.3 层状半空间地表位移幅值 |
2.3.1 单相层状半空间地表位移幅值 |
2.3.2 饱和层状半空间地表位移幅值 |
2.4 本章小结 |
第3章 三维单相层状半空间地震波散射新型间接边界积分方程法 |
3.1 引言 |
3.2 三维单相层状半空间模型 |
3.3 三维单相层状半空间地震波散射新型间接边界积分方程法建立 |
3.3.1 三维单相层状半空间自由场求解 |
3.3.2 三维单相层状半空间散射场构造 |
3.3.3 三维单相层状半空间格林函数 |
3.3.4 边界条件 |
3.4 方法准确性验证 |
3.4.1 退化为均匀半空间中凹陷与现有文献结果对比 |
3.4.2 退化为均匀半空间中孔洞与现有文献结果对比 |
3.4.3 层状半空间中3-D凹陷地表位移幅值与现有文献结果对比 |
3.4.4 计算方法收敛性验证 |
3.5 算例分析 |
3.5.1 含球形孔洞层状半空间上部地表位移响应 |
3.5.2 含球形孔洞层状半空间上部地表位移幅值谱 |
3.5.3 含椭球形孔洞的层状半空间地表面位移响应 |
3.5.4 含凹陷地形层状半空间地表面位移响应 |
3.5.5 含不规则凹陷的层状半空间地表位移响应 |
3.6 本章小结 |
第4章 三维饱和层状半空间地震波散射新型间接边界积分方程法 |
4.1 引言 |
4.2 三维饱和层状半空间模型 |
4.3 三维饱和层状半空间地震波散射新型间接边界积分方程法建立 |
4.3.1 Biot理论 |
4.3.2 三维饱和层状半空间自由场 |
4.3.3 三维饱和层状半空间散射场构造 |
4.3.4 三维饱和层状半空间格林函数 |
4.3.5 边界条件 |
4.4 方法准确性验证 |
4.4.1 退化为均匀半空间中三维凹陷模型验证 |
4.4.2 退化为层状半空间中三维凹陷模型验证 |
4.4.3 方法收敛性验证 |
4.5 算例分析 |
4.5.1 饱和层状半空间中三维凹陷周围的地表位移响应 |
4.5.2 饱和层状半空间中三维凹陷周围的地表位移频谱响应 |
4.5.3 较薄覆盖层饱和层状半空间中三维凹陷周围的地表位移响应 |
4.5.4 较薄覆盖层饱和层状半空间中三维凹陷周围的地表位移频谱响应 |
4.5.5 饱和层状半空间中三维椭圆凹陷周围地表位移响应 |
4.6 本章小结 |
第5章 含复杂地形的层状半空间地震波散射新型有限元-边界元耦合模拟 |
5.1 引言 |
5.2 含复杂地形的层状半空间模型 |
5.3 含复杂地形的层状半空间地震波散射新型有限元-边界元耦合方法建立 |
5.3.1 三维不规则场地有限元法 |
5.3.2 含复杂地形的层状半空间散射场构造 |
5.3.3 含复杂地形的层状半空间间接边界积分方程法 |
5.3.4 边界耦合 |
5.4 方法准确性验证 |
5.4.1 退化为三维均匀半空间中沉积盆地模型验证 |
5.4.2 退化为三维两层沉积盆地模型验证 |
5.5 算例分析 |
5.5.1 层状半空间中线性波速模型沉积盆地地表位移响应 |
5.5.2 层状半空间中多层波速模型沉积盆地地表位移响应 |
5.5.3 层状半空间中复杂形状沉积盆地地表位移响应 |
5.6 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
发表论文和参加科研情况 |
致谢 |
四、边界元法在地震波动问题中的应用简介(论文参考文献)
- [1]典型换乘地铁车站结构地震响应特性及抗震简化分析方法研究[D]. 于仲洋. 北京交通大学, 2021
- [2]橡胶土地基与结构动力相互作用研究[D]. 赵恒亮. 沈阳建筑大学, 2021
- [3]基于离散元法的土质边坡地震响应数值模拟研究[D]. 何江海. 沈阳建筑大学, 2021
- [4]强震作用下浅埋地铁车站结构倒塌破坏机理研究[D]. 魏圣明. 中国矿业大学, 2021
- [5]饱和土-结构动力相互作用数值分析中地震波输入方法研究及应用[D]. 贾萱. 北京交通大学, 2021
- [6]梯形沉积盆地放大效应的二维数值模拟研究[D]. 包得志. 应急管理部国家自然灾害防治研究院, 2021
- [7]地震作用下起伏场地的坝—基动力相互作用八叉树分析模型与应用[D]. 李诗意. 大连理工大学, 2021(01)
- [8]考虑动水压力的深覆盖层土石坝动力非线性分析[D]. 吴悦. 西藏大学, 2021
- [9]基于离散元的不同坡体结构黄土地震滑坡运动学特征研究[D]. 常文斌. 中国地震局兰州地震研究所, 2021(08)
- [10]三维层状半空间地震波散射新型间接边界积分方程法[D]. 黄磊. 天津大学, 2020(01)