黃土地區(qū)地鐵車站數(shù)值模擬的人工邊界及動力分析.pdf

1、西安位于地震多發(fā)地區(qū)，地下軌道交通建設(shè)蓬渤發(fā)展，但地鐵車站和區(qū)間隧道等地下結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)研究還處于初步階段，其中關(guān)于無限域的人工邊界條件是研究的重要問題之一。人工邊界條件會直接影響計(jì)算精度，合理的人工邊界可以模擬外行波從近場有限域向遠(yuǎn)場無限域單向傳播過程，而不合理的邊界條件將會產(chǎn)生與實(shí)際不符的反射效應(yīng)。
　　基于上述情況，本文研究了人工邊界的工作原理，給出了遠(yuǎn)置邊界、粘性邊界、粘彈性邊界、一致粘彈性邊界和無限元邊界的實(shí)現(xiàn)方法；通過

2、對波源問題與散射問題的研究分析，進(jìn)一步的認(rèn)識各種人工邊界的特點(diǎn)及局限性。其中，采用固定邊界時，整個系統(tǒng)處于封閉狀態(tài)，輸入的脈沖波將在固定邊界內(nèi)往復(fù)反射，與實(shí)際情況嚴(yán)重不符；當(dāng)采用遠(yuǎn)置邊界條件時，反射波在研究時間內(nèi)達(dá)不到廣義結(jié)構(gòu)處，可以獲得無干擾的精確數(shù)值解；粘性邊界能起到消減反射波的作用，但同時存在高頻失穩(wěn)、整體漂移等問題；粘彈性邊界和無限元邊界可有效控制波的反射，模擬波動穿過人工邊界面向半無限域傳播的特征，具有技術(shù)處理簡單、計(jì)算成本低

3、、精度高等特點(diǎn)；一致粘彈性邊界效果與粘彈性邊界效果相近，但其設(shè)置方式還有待繼續(xù)研究。
　　為研究人工邊界在黃土場地條件下的應(yīng)用，本文以西安地鐵四號線為工程背景，以ABAQUS大型非線性有限元分析軟件為平臺，選取黃土場地中典型的兩層雙跨矩形斷面地鐵車站為研究對象，建立黃土與地鐵車站二維有限元模型，并進(jìn)行了地震動響應(yīng)分析。重點(diǎn)研究了地下結(jié)構(gòu)數(shù)值模擬過程中黃土的動力特性參數(shù)取值、混凝土的彈塑性損傷模型應(yīng)用、分析步的設(shè)置、地震波的選取等幾