区域性土的动力特性及对地下结构抗震分析的影响

论文摘要

影响地下结构的抗震能力的主要因素是围岩的动力特性,对与一些浅埋地下结构,周围土的动力特性及地震反应影响到地下结构在地震作用时的反应,同时,探讨土的动力反应分析方法,归纳土的动力特性,对分析地下结构的抗震能力是十分必要的。另一方面,场地条件无疑是影响地下结构地震反应的主要因素,其中,场地的地质构成,土的层分性,会导致一些土的刚度突变,如含有软的夹土层,这样对地下结构的抗震性能产生很大的影响。同时,本论文首先对比分析和讨论了现有常用的几种土层分析方法,在此基础上,针对现有的钻孔资料的土层构造特性,归纳了不同土层构成时土的动力特性。开展了试验和理论研究,探讨土层刚度变化对地下结构的地震反应特点,为地下结构的抗震设计与分析提供指导性的意见。论文的主要研究工作如下:1.分析比较目前国内外运用广泛的场地地震分析程序(NERA、LSSRLI、SHAKE),得出它们比较适用的工况条件。运用场地的非线性程序,结合珠三角与上海地区的钻孔,拟合出适用于珠三角地区与上海的场地最大加速度、最大位移分别与深度的曲线。2.针对目前地下结构振动台试验考虑的场地条件相对简单等问题,通过改变场地刚度,设计了大型振动台试验。结合试验结果,分析得出了场地刚度变化对场地特性的影响规律、场地刚度变化对地下结构的影响情况,同时对比分析出地下结构对场地的影响规律。3.运用ABAQUS有限元软件,对原试验进行二维简化模拟,利用其容易实现工况等优点。通过改变场地的软弱层的厚度,分析在不同软弱层厚度工况下,场地与结构的响应;以及改变薄夹层相对于结构的位置,分析场地与结构的响应情况。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 土的动力反应分析方法
• 1.3 地下结构抗震研究方法
• 1.3.1 原型观测方法
• 1.3.2 理论分析方法
• 1.3.3 模型实验方法
• 1.4 本文的工作意义
• 1.5 本文工作内容
• 第二章 三个地震反应计算程序简介
• 2.1 引言
• 2.2 SHAKE91 程序简介
• 2.2.1 SHAKE91 计算原理
• 2.2.2 SHAKE91 计算的基本步骤
• 2.2.3 SHAKE91 程序的主要修正
• 2.3 LSSRLI-1 程序简介
• 2.3.1 线弹性土层地震反应分析
• 2.3.2 非完全弹性土层的稳态地震反应
• 2.3.3 非线性土层暂态地震反应的等效线性化解法
• 2.4 NERA程序简介
• 2.4.1 NERA程序计算原理
• 2.4.2 NERA程序计算的主要步骤
• 第三章 土的动力反应分析
• 3.1 引言
• 3.2 地震波的选择
• 3.3 场地资料的分类
• 3.4 非线性程序对比
• 3.4.1 分析得出结果对比
• 3.4.2 小结
• 3.5 加速度与位移随深度变化分析与拟合
• 3.5.1 场地分布情况
• 3.5.2 拟合的依据与方法介绍
• 3.5.3 拟合的曲线与方程
• 3.5.4 结论
• 3.6 本章小结
• 第四章 振动台试验设计
• 4.1 引言
• 4.2 模型箱的设计
• 4.3 相似比确定
• 4.3.1 相似理论及原则
• 4.3.2 动力相似准则的确定
• 4.3.3 试验土的相似比
• 4.3.4 结构模型的相似比
• 4.4 结构配重的确定
• 4.5 模型的制备
• 4.5.1 土的制备
• 4.5.2 结构模型的制备
• 4.6 设备介绍与传感器布置
• 4.6.1 设备及仪器的介绍
• 4.6.2 传感器布置
• 4.7 加载方案
• 第五章 试验结果对比分析
• 5.1 引言
• 5.2 结构与模型箱的自振频率
• 5.3 宏观现象
• 5.4 孔隙水压力时程
• 5.5 场地的动力特性对比
• 5.6 场地在土刚度变化的动力响应对比
• 5.6.1 加速度时程与放大系数
• 5.6.2 频谱响应对比
• 5.7 场地土层刚度变化对地下结构抗震反应的相互影响
• 5.7.1 地下结构对场地地震响应的影响
• 5.7.2 土刚度变化对地下结构的影响
• 5.8 本章小结
• 第六章 二维有限元简要分析
• 6.1 引言
• 6.2 ABAQUS简介
• 6.3 ABAQUS的建模
• 6.3.1 土的Mohr-Coulomb本构模型
• 6.3.2 混泥土的损伤塑性本构模型
• 6.3.3 岩土工程的边界条件选择
• 6.4 模型的建立
• 6.5 不同场地条件下的地震反应分析
• 6.5.1 不同场地条件下地表加速度反应分析
• 6.5.2 砂土薄夹层位置对地表加速度的影响
• 6.5.3 不同场地条件下结构加速度反应对比分析
• 6.5.4 砂土薄夹层位置对结构加速度反应的影响
• 6.5.5 不同场地条件下结构应变的反应分析
• 6.5.6 砂土薄夹层位置对结构应变的影响
• 6.6 本章小论
• 第七章 结论及展望
• 7.1 本文工作总结
• 7.2 今后工作展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢