移動荷載下地基動力分析的有限元方法.pdf

1、移動荷載作用下地基的動力響應(yīng)一直是工程界和學(xué)術(shù)界都亟待解決的一個問題。近年來我國鐵路大提速，各地也在積極修建高速城際鐵路，列車運行速度將越來越快。我國即將建造高速鐵路的地區(qū)存在著大量軟土地基(表面波的傳播速度較小)，高速列車的車速有可能接近這些地基的表面波速，當荷載的移動速度小于土的剪切波速度的0.4倍時，地基中產(chǎn)生的應(yīng)力與靜力荷載作用下產(chǎn)生的應(yīng)力相差不大，但當荷載的移動速度增大到地基的剪切波速度的0.8倍時，地基的位移和應(yīng)力將是靜力值

2、的2-3倍，極有可能對鐵路沿線的建筑物造成結(jié)構(gòu)上的破壞。顯然，高速列車對其周圍環(huán)境的影響將更突出。 本論文研究的是移動簡諧荷載作用下地基的動力響應(yīng)問題，通過加權(quán)殘數(shù)法應(yīng)用擬靜力有限元分析，將地基的動力問題轉(zhuǎn)換為擬靜力的情況，綜合考慮列車頻率和地層分布對動力響應(yīng)的影響，更符合實際情況，在國內(nèi)外研究中，對此問題的研究較少；而且此研究課題易于退化到前人研究的各種情況，綜合性較強，因而具有很強的工程意義和理論意義。本文完成的主要工作如下

3、： 1．從三維彈性動力學(xué)基本方程出發(fā)，通過加權(quán)殘數(shù)法把具有動力性質(zhì)的速度項加到有限元方程中去，并根據(jù)荷載以勻速運動推導(dǎo)，將有限元中的質(zhì)量矩陣和阻尼矩陣通過變換加到剛度矩陣上，從而實現(xiàn)從有限元動力方程到‘擬靜力’有限元方法的轉(zhuǎn)化，應(yīng)用‘擬靜力’有限元方法計算地基各點的位移與應(yīng)力變化。 2．結(jié)合邊界條件，分別計算各種移動荷載下單層地基的位移和應(yīng)力，對于層狀地基問題，應(yīng)用相同的方法求解其位移與應(yīng)力； 3．研究了不同的地