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覆盖层上土石坝非线性动力响应分析的地震波动输入方法

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岩土力学 2018年第5期39卷 1858-1866,1876页

作者：余翔孔宪京邹德高周晨光大连理工大学水利工程学院辽宁大连116024 大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024

较多已建和待建的土石坝直接修筑于覆盖层上,合理描述土石坝与覆盖层之间的动力相互作用对大坝抗震安全评价至关重要。基于等效荷载和人工边界的地震波动输入方法能较好地反映出结构-地基之间的相互作用并得到了广泛应用。等效荷载和人... 详细信息

较多已建和待建的土石坝直接修筑于覆盖层上,合理描述土石坝与覆盖层之间的动力相互作用对大坝抗震安全评价至关重要。基于等效荷载和人工边界的地震波动输入方法能较好地反映出结构-地基之间的相互作用并得到了广泛应用。等效荷载和人工边界参数在均质线弹性地基条件下易于获得,而对于覆盖层地基,土体动力非线性特性给求解带来很大困难。鉴于此,首先根据覆盖层侧向边界的位移模式,发展了能高效、精确地获取多向地震动垂直入射时均质或成层覆盖层自由场非线性动力响应的简化模型;结合能动态实时获取地基材料参数的非线性人工边界,发展了一套覆盖层上土石坝非线性动力响应分析的地震波动输入方法。算例表明,发展的地震波动输入方法可大大减小计算网格量,并能较好地反映覆盖层对地震动频谱特性的影响且具有较高的精度。

关键词：土石坝覆盖层地震波动输入自由场非线性人工边界

土-结构动力相互作用分析中基于内部子结构的地震波动输入方法

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土木工程学报 2020年第8期53卷 87-96页

作者：刘晶波宝鑫谭辉王东洋李述涛清华大学北京100084 中国铁道科学研究院北京100081

合理有效的地震波动输入是进行土-结构动力相互作用分析的关键环节,文章基于波动法理论,提出一种新的基于内部子结构的地震波动输入方法。新方法中等效输入地震荷载由计算模型内部截取的子结构的动力分析直接获得,从而使地震波的外源输... 详细信息

合理有效的地震波动输入是进行土-结构动力相互作用分析的关键环节,文章基于波动法理论,提出一种新的基于内部子结构的地震波动输入方法。新方法中等效输入地震荷载由计算模型内部截取的子结构的动力分析直接获得,从而使地震波的外源输入问题转化为内源波动问题。与波动法和基于人工边界子结构的地震波动输入方法相比,内部子结构法有效提高等效输入地震荷载求解和地震波动输入的效率;同时在地震波动输入的过程中避免人工边界的参与,从而彻底摆脱以往地震波动输入方法对于人工边界条件的限制,因此该方法更具普适性。文章详细介绍了基于内部子结构的地震波动输入方法在土-结构动力反应分析中的实现方法,并通过地震波斜入射下的自由场算例与土-结构动力相互作用算例,验证新方法的有效性。

关键词：地震波动输入土-结构动力相互作用内部子结构人工边界等效输入地震荷载

土–结构动力相互作用分析中基于人工边界子结构的地震波动输入方法

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力学学报 2018年第1期50卷 32-43页

作者：刘晶波谭辉宝鑫王东洋李述涛清华大学土木工程系北京100094

数值模拟是解决土–结构动力相互作用问题的重要手段,而合理地实现地震波动输入直接影响地震作用下土–结构动力相互作用问题数值模拟的精度.波动法是目前常用的地震动输入方法之一,该方法将输入地震动转化为人工边界上的等效载荷,相较... 详细信息

数值模拟是解决土–结构动力相互作用问题的重要手段,而合理地实现地震波动输入直接影响地震作用下土–结构动力相互作用问题数值模拟的精度.波动法是目前常用的地震动输入方法之一,该方法将输入地震动转化为人工边界上的等效载荷,相较于其他地震动输入方法,波动法模拟精度高,但实施上相对复杂.从有限元模型入手,推导了采用波动法确定等效输入地震载荷的另一种形式,以此为基础,提出了一种在人工边界上实现地震动输入的新方法.新方法通过对土–结构有限元模型中由包含人工边界节点的单元组成的子结构施加自由场位移时程并进行动力分析,直接获得可实现地震波动有效输入的等效载荷,然后将等效输入地震载荷施加在土–结构模型的人工边界节点上,从而完成土–结构动力相互作用问题分析中地震动输入和地震反应计算.与原有波动法相比,新方法避免了需分别计算人工边界上自由场应力和由引入人工边界条件带来的附加力,以及需要根据不同人工边界面确定载荷的作用方向等较为复杂的处理过程,具有等效地震载荷计算简便、地震动输入过程更易于实施的特点.采用竖直入射和斜入射地震波动作用下的弹性半空间和成层半空间地震反应算例验证了新方法的有效性.

关键词：土–结构动力相互作用地震波动输入波动法等效输入地震载荷人工边界子结构

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三维黏弹性人工边界地震波动输入方法研究

岩土力学 2009年第3期30卷 774-778页

作者：张波李术才杨学英王锡平山东大学岩土与结构工程研究中心济南250061 山东城市建设职业学院济南250014 山东大学土建与水利学院济南250061

对三维黏弹性人工边界给出了一种实用的地震波动输入方法。用等效边界力法进行地震波动输入时,把入射地震波假设为竖直向上入射的平面波,使施加在人工边界上的总荷载可以由输入波位移和速度的关系式完全表达,使地震动输入更容易在有限... 详细信息

对三维黏弹性人工边界给出了一种实用的地震波动输入方法。用等效边界力法进行地震波动输入时,把入射地震波假设为竖直向上入射的平面波,使施加在人工边界上的总荷载可以由输入波位移和速度的关系式完全表达,使地震动输入更容易在有限元计算程序中实现。解决了三维黏弹性人工边界采用球面波进行地震波动输入会出现尚待确定的未知项,不易实现地震波动的输入的困难。数值算例表明,该地震波动输入方法是十分有效的。

关键词：结构-地基相互作用黏弹性人工边界地震波动输入

近场波动对钢筋混凝土框架结构地震响应的影响

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福建理工大学学报 2024年第3期22卷 225-232页

作者：彭丽高智能凌远辉左志成谷音江西理工大学土木与测绘工程学院江西赣州341000 江西省环境岩土与工程灾害控制重点实验室江西赣州341000 福州大学土木工程学院福建福州350108 福建省土木工程多灾害防治重点实验室福建福州350108

采用一维化时域方法将地震波动转化为等效节点荷载,通过三维黏弹性人工边界单元模拟远场地基辐射阻尼,建立基于刚性地基假定和考虑近场波动的三维钢筋混凝土框架结构有限元模型,对比内力和位移动力时程响应。研究表明:考虑近场波动使钢... 详细信息

采用一维化时域方法将地震波动转化为等效节点荷载,通过三维黏弹性人工边界单元模拟远场地基辐射阻尼,建立基于刚性地基假定和考虑近场波动的三维钢筋混凝土框架结构有限元模型,对比内力和位移动力时程响应。研究表明:考虑近场波动使钢筋混凝土框架结构自振周期变长;与刚性地基假定相比,在观测点处,梁端弯矩幅值增大,轴力幅值减小,剪力幅值改变;柱端弯矩幅值减小,轴力幅值增大,剪力幅值也存在差异;顶点位移和层间位移均衰减。

关键词：钢筋混凝土框架结构近场波动一维化时域方法地震波动输入地震响应规律

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黏弹性人工边界地震波动输入方法综述

北方建筑 2018年第1期3卷 9-13页

作者：王晓东西南林业大学土木工程学院云南昆明650051

本文以黏弹性人工边界为例,总结了黏弹性人工边界地震波动输入的几种主要方法。分析了各种黏弹性边界地震波动输入方法的优缺点,讨论它们之间的相互联系,对它们的精度和适用性进行了对比,并阐述了黏弹性人工边界地震波动输入研究的发展... 详细信息

本文以黏弹性人工边界为例,总结了黏弹性人工边界地震波动输入的几种主要方法。分析了各种黏弹性边界地震波动输入方法的优缺点,讨论它们之间的相互联系,对它们的精度和适用性进行了对比,并阐述了黏弹性人工边界地震波动输入研究的发展方向。

关键词：黏弹性人工边界地震波动输入等效节点荷载

基于人工边界子结构的地震波动输入方法的简化

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基于人工边界子结构的地震波动输入方法的简化

基于混合波场地震动输入技术的近海场地地震反应分析方法

第27届全国结构工程学术会议

作者：谭辉宝鑫王东洋刘晶波清华大学土木工程系

基于人工边界子结构的地震波动输入方法利用人工边界子结构的动力分析获得实现地震波动输入的等效输入地震荷载,避免了波动法中等效输入地震荷载的复杂求解过程,具有精度高、步骤简便、易于实施的优点。但是,对于模型较大的情况,人工边... 详细信息

基于人工边界子结构的地震波动输入方法利用人工边界子结构的动力分析获得实现地震波动输入的等效输入地震荷载,避免了波动法中等效输入地震荷载的复杂求解过程,具有精度高、步骤简便、易于实施的优点。但是,对于模型较大的情况,人工边界子结构模型单元数量仍较多,导致计算量较大。针对工程中常见的地震波竖直入射的情况,根据人工边界子结构模型的节点运动特点,提出了可以有效简化基于人工边界子结构的地震波动输入方法的措施,利用人工边界土柱模型替代人工边界子结构模型,在保证计算精度的条件下,进一步简化等效输入地震荷载的求解过程,通过数值算例验证了该简化方法的有效性。

关键词：地震波动输入人工边界子结构等效输入地震荷载人工边界土柱土-结构动力相互作用

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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地震学报 2022年第1期44卷 5-14页

作者：宝鑫刘晶波李述涛王菲清华大学土木工程系北京100084 军事科学院国防工程研究院北京100036

基于人工边界子结构模型,提出一种利用混合波场实现近海场地中地震P波和SV波垂直输入的方法.该方法中用于波动输入的混合波场由计算模型两侧截断边界的自由波场和底面边界的入射波场构成,避免了不规则近海场地的自由波场求解.同时采用... 详细信息

基于人工边界子结构模型,提出一种利用混合波场实现近海场地中地震P波和SV波垂直输入的方法.该方法中用于波动输入的混合波场由计算模型两侧截断边界的自由波场和底面边界的入射波场构成,避免了不规则近海场地的自由波场求解.同时采用基于声流体单元的流固耦合算法模拟场地-海水动力相互作用,利用流体介质人工边界和黏弹性人工边界单元模拟无限流、固介质的辐射阻尼,建立了近海场地动力相互作用分析模型.将该模型与基于混合波场的地震波动输入方法相结合,提出了近海场地地震反应时域整体分析方法.数值算例表明,本文的计算模型和分析方法可以较为准确地实现地震波在近海场地中的输入问题,对于近海场地及海洋工程的地震反应分析具有良好的适用性.

关键词：近海场地地震波动输入地震动场人工边界流固耦合

饱和土-结构动力相互作用数值分析中地震波输入方法研究及应用

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饱和土-结构动力相互作用数值分析中地震波输入方法研究及应用

作者：贾萱北京交通大学

学位级别：硕士

数值模拟是解决饱和土-结构动力相互作用问题的重要手段,而有效的波动输入方法,是确保地震作用下饱和土-结构动力相互作用问题数值模拟精度的一个关键环节。本文对饱和土-结构动力相互作用问题分析中的地震波动输入方法进行了系统研究,... 详细信息

数值模拟是解决饱和土-结构动力相互作用问题的重要手段,而有效的波动输入方法,是确保地震作用下饱和土-结构动力相互作用问题数值模拟精度的一个关键环节。本文对饱和土-结构动力相互作用问题分析中的地震波动输入方法进行了系统研究,基于单相介质人工边界子结构法,针对饱和多孔介质以固相位移u和孔隙压力p为基本未知量的u-p形式控制方程,推导了等效输入地震荷载的表达式,并结合流固耦合孔压单元和黏弹性动力人工边界条件,提出了一种饱和土-结构动力相互作用问题的地震动输入新方法,并将其实现于通用软件ABAQUS中。结合所提出的地震波动输入方法,研究了饱和地基场地中地铁车站在不同类型地震波作用下的动力反应特性。本文的主要研究内容和成果如下:(1)提出了一种适用于研究饱和土-结构动力相互作用数值模拟问题的新输入方法。从流体饱和介质u-p形式的流固耦合动力方程入手,将刘晶波提出的人工边界子结构法推广至饱和两相介质,推导了饱和两相介质的等效输入地震荷载的计算表达式,为新方法的提出奠定了理论基础;在新输入方法的实现过程中,主要针对如何将方法在数值模拟通用软件中实现为出发点,将流固耦合孔压单元和饱和多孔介质的动力人工边界结合,一并实现于通用软件ABAQUS之中,同时基于MATLAB计算平台开发了用于生成黏弹性人工边界文件(Spring&Dashpot.inp)的辅助程序,利用Python语言编写用于生成等效输入地震荷载输入文件(Amp&Cload.inp)的脚本,为新输入方法的实现提供了技术支持。(2)将提出的新方法用于饱和地基场地中地铁车站的动力反应特性研究中,分析了不同类型地震波作用下,场地土类型及入射波角度对地铁车站的动力反应的影响。新方法提出后,首先通过饱和自由场算例,验证了新输入方法可应用于地震波的垂直入射和斜入射。然后针对饱和地基场地中地铁车站数值分析模型,研究了在不同类型地震波作用下单相介质场地和饱和介质场地中地铁车站的地震反应特性,以及入射角度对地铁车站动力特性的影响。分析结果表明:由于孔隙水的存在,饱和场地中土-结构动力相互作用现象更为明显;在饱和场地中,相较于SV波,入射角度的变化对P波的影响更大;地下结构的动力响应特性受地震波类型影响较大。

关键词：饱和土-结构相互作用地震波动输入数值模拟人工边界子结构饱和黏弹性人工边界