考慮壩-無限地基動力相互作用的地震動輸入模型研究.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格的要求，這就要求研究人員對大壩的抗震分析技術(shù)進行更加深入的研究。地震動輸入模型是大壩結(jié)構(gòu)地震響應分析的基本條件，需要利用土-結(jié)構(gòu)動力相互作用的理論，合理地考慮無限地基輻射阻尼效應、結(jié)構(gòu)與地基之間的相互作用力計算模型，明確地震動作用特點和施加方法。本文針對兩種不同的地震動輸入模型，即等效慣性力和基礎(chǔ)

2、邊界輸入模型，及相應的無限地基模型，研究其計算精度、工程應用，并根據(jù)對大壩-地基系統(tǒng)的地震響應的對比分析，說明不同模型的特點和應用范圍。主要研究工作如下：
　?。?）針對基礎(chǔ)邊界地震動輸入模型，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動剛度模型。并在ANSYS有限元軟件平臺上，根據(jù)粘彈性人工邊界條件的形式，以及相應基礎(chǔ)邊界地震動輸入模型，開發(fā)了命令流程序；在已有的比例邊界有限元邊界動剛度計算程序的基礎(chǔ)

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

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