接觸效應(yīng)對地下結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)影響研究.pdf

1、開發(fā)利用地下空間資源是解決城市綜合癥的重要途徑，已為社會各界所共識，并成為當(dāng)今我國基礎(chǔ)建設(shè)的一個(gè)方向。阪神地震中神戶市地下結(jié)構(gòu)的破壞警示人們，現(xiàn)有的地下結(jié)構(gòu)并不安全，在地震中也有破壞的可能。發(fā)生強(qiáng)地震時(shí)，地下結(jié)構(gòu)周圍地基的變形較大，很可能致使地下結(jié)構(gòu)的一些薄弱環(huán)節(jié)發(fā)生嚴(yán)重破壞，從而對地下結(jié)構(gòu)的整體安全產(chǎn)生嚴(yán)重影響。鑒于地下結(jié)構(gòu)自身特點(diǎn)，進(jìn)行地下結(jié)構(gòu)抗震分析時(shí)必需考慮土與結(jié)構(gòu)的相互作用，而土體的邊界效應(yīng)、動力接觸非線性和輸入地震動特征等是

2、進(jìn)行土與結(jié)構(gòu)的相互作用分析時(shí)必須考慮的重要影響因素。
　　 為了真實(shí)地模擬強(qiáng)烈動力作用環(huán)境下土體.結(jié)構(gòu)體系的響應(yīng)，本文借助于大型通用有限元軟件ANSYS對地震動作用下某地鐵車站結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)進(jìn)行數(shù)值分析，研究了動力接觸非線性及地震動輸入對地下結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的影響。本文的主要工作及結(jié)論為：
　　 （1）基于接觸面對法和非線性數(shù)值波動分析方法，考慮土-結(jié)構(gòu)界面接觸效應(yīng)和場地初始靜應(yīng)力影響，采用動力松弛法分析思路，建立了考慮土與結(jié)

3、構(gòu)接觸效應(yīng)的地下結(jié)構(gòu)非線性地震反應(yīng)分析模型和計(jì)算方法，并利用大型有限元軟件ANSYS進(jìn)行了求解，結(jié)果表明：土與結(jié)構(gòu)接觸效應(yīng)對地下結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的影響較大，需在地下結(jié)構(gòu)抗震分析中加以考慮。
　　 （2）基于地下結(jié)構(gòu)接觸非線性分析模型和地震波斜入射的解析實(shí)現(xiàn)方法，進(jìn)一步分析了地震動入射角度對地下結(jié)構(gòu)接觸非線性地震響應(yīng)的影響。結(jié)果表明：無論是應(yīng)力還是位移，地震動入射角度對地下結(jié)構(gòu)的動力反應(yīng)影響較大，在近源地震作用下進(jìn)行地下結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)時(shí)

4、需要考慮地震動的非一致輸入問題。
　　 （3）分析了地震動振動輸入求解模式和波動輸入求解模式的區(qū)別，基于粘彈性人工邊界，在有限元軟件ANSYS中實(shí)現(xiàn)了一種考慮能量輻射的振動輸入求解模式，并建立了地震動作用下地下結(jié)構(gòu)的動力反應(yīng)分析模型，采用了三種地震動輸入模式：即加速度峰值為üg的地表加速度時(shí)程作為振動輸入時(shí)程的標(biāo)準(zhǔn)振動輸入模式（用Z代表）、自由場在波動輸入方法下求得基巖處的加速度時(shí)程üα作為振動輸入的基巖反演振動輸入模式（用J代