高聳塔體結(jié)構(gòu)抗震分析的動(dòng)力相互作用研究.pdf

1、塔體結(jié)構(gòu)-基礎(chǔ)-地基以及水體是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)力相互作用系統(tǒng)。面向工程設(shè)計(jì)的需要，從結(jié)構(gòu)力學(xué)法的基本原理出發(fā)，主要考慮結(jié)構(gòu)體在水平剪力及彎矩作用下的剪切與彎曲變形，或在豎向載荷作用下的軸向變形，而建立起來(lái)的多質(zhì)點(diǎn)簡(jiǎn)化體系模型，在目前水工結(jié)構(gòu)(以重力壩為代表)及高聳結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)過(guò)程中，較有限元等以新技術(shù)為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方法而言，簡(jiǎn)便而有著更廣泛的應(yīng)用。但多質(zhì)點(diǎn)簡(jiǎn)化力學(xué)模型往往以簡(jiǎn)化處理為特征，諸多動(dòng)力影響因素被過(guò)度簡(jiǎn)化。據(jù)此，以研究復(fù)雜因素對(duì)高

2、聳塔體結(jié)構(gòu)抗震動(dòng)力分析的影響為目的，本文基于高聳結(jié)構(gòu)多質(zhì)點(diǎn)簡(jiǎn)化模型，從地基因素對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的影響，地基和動(dòng)水等復(fù)雜因素對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的影響，到有限元模型的動(dòng)力響應(yīng)分析及地基土集總參數(shù)模型的進(jìn)一步完善等方面，開展了一系列研究工作： 1.基于高聳塔體結(jié)構(gòu)多質(zhì)點(diǎn)簡(jiǎn)化力學(xué)模型，從結(jié)構(gòu)體柔度陣出發(fā)提出了簡(jiǎn)便統(tǒng)一形式的地基邊界及動(dòng)水處理模式，著重對(duì)比了剛性地基、伏格特彈性地基及10與18集總參數(shù)模型表征的無(wú)限地基模型等不同地基模型的取值及

3、其對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的影響。 2.在無(wú)限地基模型的基礎(chǔ)上，在節(jié)點(diǎn)附加質(zhì)量、Westergarrd動(dòng)水、Housner模型等不同動(dòng)水壓力簡(jiǎn)化導(dǎo)出模型基礎(chǔ)上數(shù)值對(duì)比分析不同水位條件對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的影響。 3.利用大型數(shù)值分析軟件ANSYS進(jìn)行高聳塔體結(jié)構(gòu)有限元模型的動(dòng)力分析。并對(duì)無(wú)限地基集總參數(shù)模型進(jìn)行了進(jìn)一步的研究：利用ANSYS實(shí)現(xiàn)了三維無(wú)限地基集總參數(shù)模型的模擬，針對(duì)常規(guī)的共軛方向法進(jìn)行無(wú)限地基集總參數(shù)模型參數(shù)優(yōu)化時(shí)的一些

4、缺陷，采用了簡(jiǎn)單易行的差分進(jìn)化算法(DE)進(jìn)行集總參數(shù)模型的參數(shù)優(yōu)化。 在數(shù)值結(jié)果詳細(xì)對(duì)比的基礎(chǔ)上，可明確結(jié)構(gòu)安全性的可信區(qū)間，為保證必要的抗震能力安全儲(chǔ)備提供依據(jù)。結(jié)合工程實(shí)例，在簡(jiǎn)便力學(xué)模型的基礎(chǔ)上，以時(shí)程法分析了結(jié)構(gòu)的抗震性能，探討結(jié)構(gòu)-地基-水體的復(fù)雜動(dòng)力相互作用，計(jì)算量小，利于工程人員接受，也是傳統(tǒng)簡(jiǎn)便設(shè)計(jì)方法向考慮以復(fù)雜因素為基礎(chǔ)的新設(shè)計(jì)方法過(guò)渡的體現(xiàn)。此外，對(duì)于完善傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)力學(xué)設(shè)計(jì)方法及其動(dòng)力分析計(jì)算過(guò)程，也具有重