大型工程土與結(jié)構(gòu)動力相互作用的理論和試驗研究.pdf

1、本文首先采用大型振動臺模型試驗對考慮土與結(jié)構(gòu)動力相互作用的高層建筑結(jié)構(gòu)TMD控制性能開展研究，并對該試驗進(jìn)行了數(shù)值試驗及其對比研究。其次，考慮地震的隨機(jī)性和強(qiáng)度、頻率非平穩(wěn)性，提出一般隨機(jī)地震動模型，建立完全非平穩(wěn)隨機(jī)地震反應(yīng)的整體有限元法，從確定性分析和隨機(jī)分析兩方面對土石壩、特大型橋梁結(jié)構(gòu)中的土－結(jié)構(gòu)動力相互作用開展研究，主要工作如下： 1.設(shè)計并完成了土與結(jié)構(gòu)動力相互作用的大型振動臺模型試驗。將剛性地基和軟土地基上結(jié)構(gòu)體系

2、進(jìn)行對比試驗，探討了土與結(jié)構(gòu)相互作用對結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的影響。比較結(jié)構(gòu)頂部調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(TMD)在剛性和軟土地基條件下的控制性能，探討了土－結(jié)構(gòu)動力相互作用對TMD控制性能的影響。指出了按剛性地基條件對TMD控制系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計將使其在軟土地基條件下可能達(dá)不到預(yù)期的設(shè)計目的，甚至可能產(chǎn)生負(fù)面效應(yīng)； 2.在振動臺模型試驗的基礎(chǔ)上，采用分析土與結(jié)構(gòu)動力相互作用的有限元軟件SASSI2000對試驗的各個工況進(jìn)行數(shù)值模擬，并與振動臺試驗的

3、結(jié)果進(jìn)行對比研究。結(jié)果表明，數(shù)值模擬結(jié)果與大型振動臺試驗結(jié)果具有很好的一致性，這彼此驗證了數(shù)值模擬與大型振動臺模型試驗方法的合理性和結(jié)果的可靠性； 3.考慮地震荷載的隨機(jī)性和頻率與強(qiáng)度非平穩(wěn)性，通過理論分析，提出一種隨機(jī)地震動模型，并給出了確定模型參數(shù)的原則和方法。該模型適用于平穩(wěn)隨機(jī)過程、強(qiáng)度非平穩(wěn)隨機(jī)過程以及強(qiáng)度和頻率完全非平穩(wěn)隨機(jī)過程。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合虛擬激勵原理，采用復(fù)反應(yīng)分析技術(shù)，建立一種分析土與結(jié)構(gòu)動力相互作用的完全

4、非平穩(wěn)隨機(jī)地震反應(yīng)整體有限元法； 4.以某一實際建于深厚覆蓋層上的高土石壩為研究背景，采用時程積分法探討了深厚覆蓋層與高土石壩在地震過程中的動力相互作用效應(yīng)，結(jié)果表明，深厚覆蓋層對提高強(qiáng)震區(qū)內(nèi)的高土壩抗震性能具有一定的積極作用。通過完全非平穩(wěn)隨機(jī)地震激勵下的土石壩－壩基動力相互作用的研究，指出地震頻率非平穩(wěn)性對壩體地震反應(yīng)具有一定的影響； 5.分別采用二維整體有限元法和三維子結(jié)構(gòu)法對特大型群樁－土－橋墩結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行數(shù)值模