考慮壩—基動(dòng)力相互作用的有橫縫拱壩地震響應(yīng)分析.pdf

1、本文的目的是提出一種能夠綜合考慮壩-基動(dòng)力相互作用的有橫縫高拱壩動(dòng)力響應(yīng)分析方法.針對(duì)這一目的,對(duì)摩擦接觸問(wèn)題的求解方法、結(jié)構(gòu)-無(wú)限地基動(dòng)力相互作用時(shí)域分析方法以及時(shí)域數(shù)值積分方法進(jìn)行了較為深入的研究,通過(guò)數(shù)值試驗(yàn)的比較,最終選擇了在精度、效率、收斂性、穩(wěn)定性都能較好滿足工程要求的分析方法.具體內(nèi)容主要包括以下三方面:1、首先,為了模擬有橫縫拱壩在靜、動(dòng)力荷載作用下的接觸非線性響應(yīng),針對(duì)非光滑方程組方法在三維摩擦接觸問(wèn)題中的應(yīng)用作了較為

2、深入地研究.對(duì)于摩擦接觸問(wèn)題,可以采用"試驗(yàn)-誤差"型迭代法和數(shù)學(xué)規(guī)劃法來(lái)求解,后者具有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)基礎(chǔ),且可以進(jìn)行收斂性分析.非光滑方程組方法是在非光滑分析理論和算法迅速發(fā)展的基礎(chǔ)上所提出的一種精確、高效、收斂性好的方法,其中,摩擦接觸條件被寫(xiě)成非光滑方程組的形式.本文首先介紹了兩種形式的非光滑方程組方法(陳萬(wàn)吉、陳國(guó)慶提出的非光滑方程組方法、Christensen等提出的B-可微方程組方法),并對(duì)其中一種形式-B可微方程組形式提出了不

3、需計(jì)算柔度陣的新的求解方法.然后將非光滑方程組方法推廣應(yīng)用到動(dòng)力接觸和彈塑性靜力接觸問(wèn)題中.在動(dòng)接觸問(wèn)題的求解中,通過(guò)考慮碰撞時(shí)的動(dòng)量和動(dòng)能守恒條件,使計(jì)算結(jié)果更為合理,其中采用的數(shù)值積分方法是隱式的Newmark方法.通過(guò)數(shù)值算例驗(yàn)證了算法的有效性.2、其次,本文采用了在地基外側(cè)施加以多次透射公式(廖振鵬)所表示的人工邊界條件,來(lái)實(shí)現(xiàn)波動(dòng)能量向無(wú)窮遠(yuǎn)處的逸散,從而可在拱壩動(dòng)力分析中考慮壩-基動(dòng)力相互作用的影響.人工邊界條件的引入會(huì)導(dǎo)致

4、數(shù)值積分的不穩(wěn)定,通過(guò)對(duì)一些數(shù)值積分的數(shù)值試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)Hughes提出的預(yù)報(bào)-校正顯式積分算法也可以與多次透射公式結(jié)合,并能夠在一定條件下保證數(shù)值積分的穩(wěn)定性和正確性.基于動(dòng)摩擦接觸問(wèn)題和壩-基動(dòng)力相互作用的時(shí)域分析所采用的不同的數(shù)值積分算法,本文采用Hughes提出隱-顯式積分算法將這兩種算法耦合在一起,作為拱壩的動(dòng)力響應(yīng)的分析方法,從而實(shí)現(xiàn)了在拱壩地震響應(yīng)分析中能夠綜合考慮橫縫和壩-基動(dòng)力相互作用的影響.3、最后利用所提出的拱壩動(dòng)力分