考慮壩-無限地基動(dòng)力相互作用的地震動(dòng)輸入模型研究.pdf

1、隨著各種建筑物及構(gòu)筑物不斷興建，結(jié)構(gòu)對(duì)于抗震的要求越來越高，抗震技術(shù)也不斷提高。大壩作為國家水資源調(diào)配的重大工程結(jié)構(gòu)，其抗震安全性有著更為嚴(yán)格的要求，這就要求研究人員對(duì)大壩的抗震分析技術(shù)進(jìn)行更加深入的研究。地震動(dòng)輸入模型是大壩結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)分析的基本條件，需要利用土-結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用的理論，合理地考慮無限地基輻射阻尼效應(yīng)、結(jié)構(gòu)與地基之間的相互作用力計(jì)算模型，明確地震動(dòng)作用特點(diǎn)和施加方法。本文針對(duì)兩種不同的地震動(dòng)輸入模型，即等效慣性力和基礎(chǔ)

2、邊界輸入模型，及相應(yīng)的無限地基模型，研究其計(jì)算精度、工程應(yīng)用，并根據(jù)對(duì)大壩-地基系統(tǒng)的地震響應(yīng)的對(duì)比分析，說明不同模型的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍。主要研究工作如下：
　?。?）針對(duì)基礎(chǔ)邊界地震動(dòng)輸入模型，采用了兩種方法建立無限地基模型：粘彈性局部人工邊界模型和比例邊界有限元?jiǎng)觿偠饶Ｐ?。并在ANSYS有限元軟件平臺(tái)上，根據(jù)粘彈性人工邊界條件的形式，以及相應(yīng)基礎(chǔ)邊界地震動(dòng)輸入模型，開發(fā)了命令流程序；在已有的比例邊界有限元邊界動(dòng)剛度計(jì)算程序的基礎(chǔ)

3、上，完成了壩體-地基系統(tǒng)的頻域平衡方程求解的計(jì)算程序。以彈性半空間自由場(chǎng)響應(yīng)、半圓形河谷散射場(chǎng)響應(yīng)等例題，驗(yàn)證了無限地基模型、地震動(dòng)輸入模型、以及所編寫的命令流、程序的準(zhǔn)確性。
　　（2）針對(duì)2維重力壩-地基系統(tǒng)、3維拱壩-地基系統(tǒng)，根據(jù)兩種地震動(dòng)輸入模型，即等效慣性力模型和基礎(chǔ)邊界輸入模型，進(jìn)行系統(tǒng)的地震響應(yīng)分析。通過對(duì)壩體自振特性、壩體關(guān)鍵點(diǎn)處與壩基運(yùn)動(dòng)的相對(duì)位移、壩體應(yīng)力等計(jì)算結(jié)果的對(duì)比和分析，獲得了不同地震動(dòng)輸入模型、不同

4、無限地基模型對(duì)壩體地震響應(yīng)的影響程度，同時(shí)，總結(jié)這些模型的適用范圍和計(jì)算特點(diǎn)：a.等效慣性力模型模型簡(jiǎn)單，但對(duì)土-結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用做了過分簡(jiǎn)化；b.基礎(chǔ)邊界地震動(dòng)輸入模型能夠考慮無限地基的輻射阻尼特性，反映地震動(dòng)的傳播特性，壩體動(dòng)力特性的改變；其中，使用比例邊界有限元計(jì)算地基動(dòng)剛度，能夠以較高的精度反映無限地基的輻射阻尼效應(yīng)，在滿足基礎(chǔ)邊界地震動(dòng)輸入模型假設(shè)的前提下，能夠提供準(zhǔn)確的地震動(dòng)輸入荷載；使用粘彈性人工邊界條件在低頻范圍內(nèi)能夠近