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地震波斜入射下水平成层覆盖层地基波动输入研究

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振动与冲击 2024年第8期43卷 248-256页

作者：王飞宋志强刘云贺李闯李正贵胡安奎田庆西华大学能源与动力工程学院成都610039 西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室西安710048 陕西铁路工程职业技术学院陕西渭南714099

覆盖层具有土体动力非线性和结构成层特征,地震波斜入射下覆盖层地基自由场计算难度增大、人工边界吸能能力受到限制,制约了地震波动输入精度和应用。以水平成层覆盖层为研究对象,引入势函数理论,构建了地震波斜入射下顶层幅值矩阵与任... 详细信息

覆盖层具有土体动力非线性和结构成层特征,地震波斜入射下覆盖层地基自由场计算难度增大、人工边界吸能能力受到限制,制约了地震波动输入精度和应用。以水平成层覆盖层为研究对象,引入势函数理论,构建了地震波斜入射下顶层幅值矩阵与任意层幅值矩阵之间的动态传递关系,获得土体时域应变;基于二维应变状态理论,采用等效线性化法反映土体动力非线性,建立了地震波斜入射下非线性水平成层覆盖层地基自由场解析计算方法。利用作者发展的非线性黏弹性人工边界单元模拟远域辐射阻尼效应,近场波动分析中边界单元参数随内层土体单元动剪应变变化,边界单元吸能能力达到最优。结合解析自由场转换得到的等效输入荷载,建立了适用于地震波斜入射下非线性水平成层覆盖层地基地震波动输入方法。该方法能够依据深部斜入射波和地表地震动实现覆盖层地基波动输入,依据地表地震动实现波动输入是避免了通过基底地震动正演自由场等过程。研究了弹性水平双层和非线性水平多层覆盖层地基地震响应,结果表明,波动输入计算获得位移和应力均与解析解有较高拟合度,计算精度高,可为水平成层覆盖层地基上土石坝地震响应研究提供基础。

关键词：水平成层覆盖层土体非线性地震波斜入射自由场波动输入

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地震波斜入射下埋地腐蚀管道地震响应分析

河北工程大学学报(自然科学版) 2024年

作者：薛景宏陆大伟李东瑞程安顿韩通东北石油大学土木建筑工程学院黑龙江省教育厅防灾减灾及防护工程重点实验室

埋地长输管道地震响应受地震动非一致性影响明显，而且埋地管道易受腐蚀影响，因此本文以埋地X80管道为研究对象，探讨入射角和腐蚀参数以及保温层对管道腐蚀区域地震响应的影响规律。在Von Mises应力方面，P波和SV波激励下，大约在入... 详细信息

埋地长输管道地震响应受地震动非一致性影响明显，而且埋地管道易受腐蚀影响，因此本文以埋地X80管道为研究对象，探讨入射角和腐蚀参数以及保温层对管道腐蚀区域地震响应的影响规律。在Von Mises应力方面，P波和SV波激励下，大约在入射角θv和θh分别为60°和45°及30°和45°时，管道腐蚀区域中心应力达到最大值556.7和559.7 MPa，相比垂直入射下的441.3和437.0 MPa，分别增大了26.1%和28.0%。入射角为最大响应角度时，P波和SV波下腐蚀深度、长度和宽度对腐蚀管道应力影响占比分别为58.0%和51.9%、22.8%和27.1%以及19.2%和21.0%。管道保温层厚度的增加，会有效减小地震作用下管道腐蚀区的最大应力。因此，在管道抗震设计与维护中，应关注地震波入射角度和腐蚀深度，并考虑保温层的隔震作用。

关键词： X80腐蚀管道地震波斜入射黏弹性人工边界安全评价 P波 SV波

地震波斜入射下港珠澳大桥沉管隧道地震响应分析

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河北工业大学学报 2024年第3期53卷 76-86页

作者：杜闯高启辉宋帅河北工业大学土木与交通学院天津300401

斜入射地震波引起的非一致性地震动对地下管廊、沉管隧道等细长结构影响明显。在细长结构抗震中,需要考虑地震动的非一致性。针对港珠澳大桥沉管隧道,采用黏弹性人工边界的方法建立三维有限元模型,对比分析P波、SV波和SH波在不同角度斜... 详细信息

斜入射地震波引起的非一致性地震动对地下管廊、沉管隧道等细长结构影响明显。在细长结构抗震中,需要考虑地震动的非一致性。针对港珠澳大桥沉管隧道,采用黏弹性人工边界的方法建立三维有限元模型,对比分析P波、SV波和SH波在不同角度斜入射下的隧道动力响应。研究结果表明:不同的入射波、不同的角度在隧道中的响应差别显著。P波、SH波作用下结构加速度随入射角的变化先增大后减小,SV波作用下结构加速度随入射角增大而减小。相较于自下而上的垂直入射,地震波斜入射下结构应力响应被明显放大且不同入射波下结构应力响应的分布特点不同,P波在隧道顶、底板的中部的应力较大,SV波作用下结构纵向非一致性表现得更明显,SH波在隧道侧墙、中隔墙与顶底板相交的角点区以及两个斜向板块应力较大。随着入射角度增大,P波、SV波应力逐渐增大,SH波应力逐渐减小。

关键词：地震波斜入射港珠澳大桥沉管隧道黏弹性边界有限元

地震波斜入射地下隧道地震响应:2.5维FE-BE耦合模拟

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岩土工程学报 2022年第10期44卷 1846-1854,F0003页

作者：朱俊李小军梁建文北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室北京100124 天津大学建筑工程学院天津300354

针对地震波斜入射导致的非一致地震激励结构地震响应问题,提出了地下隧道三维地震响应分析的一个2.5维有限元–边界元(FE-BE)耦合分析方法,该耦合方法具有分析效率高和计算精度高的优势。利用有限元模拟隧道结构,并引入弹簧单元考虑衬... 详细信息

针对地震波斜入射导致的非一致地震激励结构地震响应问题,提出了地下隧道三维地震响应分析的一个2.5维有限元–边界元(FE-BE)耦合分析方法,该耦合方法具有分析效率高和计算精度高的优势。利用有限元模拟隧道结构,并引入弹簧单元考虑衬砌管片接头的影响;半无限土域利用基于场地三维动力刚度矩阵和移动斜线荷载格林函数的边界元方法模拟。通过与文献结果比较验证了耦合方法的正确性。利用该2.5维FE-BE方法,以某盾构隧道为例,研究了斜入射地震波作用下隧道结构的三维地震响应,着重分析了管片接头对隧道衬砌地震变形和内力的影响,并讨论了通过对隧道衬砌整体刚度进行折减(等效均质圆环模型)来考虑管片接头影响的方法的适用性。研究表明,管片接头对隧道地震响应有重要影响,随接头刚度减小隧道衬砌变形呈增大趋势,但衬砌内力显著减小;而且,对于管片接头刚度较大的情况,等效均质圆环模型可以在一定程度上反映管片接头对隧道结构地震响应的影响,但可能导致隧道纵向弯矩的低估。

关键词：地下隧道纵向地震反应管片接头地震波斜入射 2.5维模型有限元–边界元耦合

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地震波斜入射下浅埋偏压双隧道地震响应分析

振动.测试与诊断 2023年

作者：朱辉严松宏孙纬宇欧尔峰林峻岑汪精河兰州交通大学土木工程学院兰州甘肃省道路桥梁与地下工程重点实验室兰州

浅埋偏压隧道上覆岩土体薄弱，承受荷载不对称，在地震作用下的动力稳定性较差且易发生灾害。为研究其在地震作用下的动力响应特征，首先，基于波动理论将地震波转换为黏弹性人工边界上的等效节点荷载，建立了SV波斜入射时的荷载计算公... 详细信息

浅埋偏压隧道上覆岩土体薄弱，承受荷载不对称，在地震作用下的动力稳定性较差且易发生灾害。为研究其在地震作用下的动力响应特征，首先，基于波动理论将地震波转换为黏弹性人工边界上的等效节点荷载，建立了SV波斜入射时的荷载计算公式；其次，在ANSYS中编制APDL程序实现了黏弹性人工边界的自动生成和地震荷载的自动输入；最后，基于该输入方法，研究了某浅埋偏压双洞隧道在不同洞距时衬砌主应力的分布规律。结果表明：地震波斜入射时两隧道衬砌应力均为不对称的X型分布，随着洞距的增大，深埋侧隧道应力分布逐渐趋于对称，浅埋侧隧道应力分布无明显变化；当洞距达到4D(D为最大洞径)后，浅埋侧隧道对深埋侧隧道的影响可以忽略。因此，认为地震波斜入射时浅埋偏压双隧道的合理洞距为4D。

关键词：偏压隧道地震波斜入射合理洞距地震响应

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地震波斜入射下复杂地质中隧道动力响应分析

现代隧道技术 2018年第1期55卷 78-84页

作者：郜新军郑州大学土木工程学院郑州450001

文章基于粘弹性人工边界理论,采用地震动力仿真模拟方法,建立了地震SV波斜入射下能同时考虑土体-结构动力相互作用、行波效应的地铁隧道-地基整体分析模型,系统分析了地震SV波斜入射下软硬土体相间复杂地质条件中地铁隧道的动力响应规... 详细信息

文章基于粘弹性人工边界理论,采用地震动力仿真模拟方法,建立了地震SV波斜入射下能同时考虑土体-结构动力相互作用、行波效应的地铁隧道-地基整体分析模型,系统分析了地震SV波斜入射下软硬土体相间复杂地质条件中地铁隧道的动力响应规律。结果表明:地震波入射角度对隧道结构动力响应影响显著,随着入射角度的增加,整个区间隧道的动力响应逐渐减弱;同一角度入射下,隧道在软、硬土体交接处的动力响应要显著高于其余部位,说明该处为抗震不利地带;随着软、硬土体弹性模量相差越来越小,整个区间隧道上各点的动力响应逐渐趋于接近;衬砌结构厚度的增加在一定程度上减少了软硬土体交接处隧道结构的位移和弯矩,提高了隧道的抗震性能。

关键词：地铁隧道地震波斜入射复杂地质动力响应 SV波软硬相间土体

地震波斜入射下浅埋偏压隧道动力响应数值分析

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兰州大学学报（自然科学版） 2016年第4期52卷 455-459,465页

作者：汪精河周晓军刘建国王晓波西南交通大学土木工程学院交通隧道工程教育部重点实验室成都610031 上海市城市建设设计研究总院上海200125

基于粘弹性边界的时域波动理论,建立了二维平面SV波斜入射的输入方法.以成兰铁路某山岭隧道浅埋偏压段为研究对象,采用ANSYS研究了地震波入射角度对浅埋偏压隧道地震反应的影响.结果表明:地震波斜入射时,隧道结构的地震响应与垂直入射... 详细信息

基于粘弹性边界的时域波动理论,建立了二维平面SV波斜入射的输入方法.以成兰铁路某山岭隧道浅埋偏压段为研究对象,采用ANSYS研究了地震波入射角度对浅埋偏压隧道地震反应的影响.结果表明:地震波斜入射时,隧道结构的地震响应与垂直入射有明显差异,结构反应随着入射角度的增加而增大,斜入射对隧道竖向地震响应影响更为显著.入射角度对衬砌弯矩峰值包络图影响较大,对轴力峰值包络图影响很小.斜入射时,拱顶、仰拱和拱腰的弯矩增加较多,是隧道衬砌抗震的薄弱部位.

关键词：浅埋偏压隧道地震波斜入射粘弹性边界数值模拟

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地震波斜入射对高面板坝地震反应的影响

地震工程学报 2015年第4期37卷 926-932页

作者：岑威钧袁丽娜袁翠平张自齐河海大学水利水电学院江苏南京210098 水利部土石坝破坏机理与防控技术重点实验室江苏南京210024 南京市水利规划设计院有限责任公司江苏南京210006

为研究地震波斜入射对高面板坝地震反应的影响,根据地震波动入射理论,采用FORTRAN进行波动荷载的编程计算,并与大型通用有限元软件ADINA相结合,实现基于黏弹性人工边界的地震波斜入射,研究P波和SV波分别以不同角度入射对高面板堆石坝地... 详细信息

为研究地震波斜入射对高面板坝地震反应的影响,根据地震波动入射理论,采用FORTRAN进行波动荷载的编程计算,并与大型通用有限元软件ADINA相结合,实现基于黏弹性人工边界的地震波斜入射,研究P波和SV波分别以不同角度入射对高面板堆石坝地震反应的影响。结果表明,地震波斜入射时大坝地震动反应与垂直入射时明显不同,常规垂直入射的结果偏于不安全,因此在高面板坝地震反应分析和抗震设计中应考虑地震波斜入射的影响。

关键词：地震波斜入射地震反应黏弹性边界面板坝

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基于设计地震动的地震波斜入射波动输入研究

四川大学学报（工程科学版） 2010年第5期42卷 250-255页

作者：苑举卫杜成斌刘志明河海大学工程力学系江苏南京210098

为建立反映地表非一致性运动的地震动场、建立斜入射地震波与设计地震动之间的联系,将地表设计地震动分量看作斜入射的SV波和P波的叠加,根据固体介质中波的传播理论推导了斜入射SV波和P波时程与设计地震动分量的关系,结合粘弹性人工边界... 详细信息

为建立反映地表非一致性运动的地震动场、建立斜入射地震波与设计地震动之间的联系,将地表设计地震动分量看作斜入射的SV波和P波的叠加,根据固体介质中波的传播理论推导了斜入射SV波和P波时程与设计地震动分量的关系,结合粘弹性人工边界,得到了反映设计地震动的地震波斜入射条件下的解析方式,以此为基础建立了时域计算分析模型。半空间算例验证了该方法具有较好的精度,地表面各点的运动具有非一致特征。为计算大跨度结构非均匀地震动输入情况下的动力响应提供了一种有效的方法。

关键词：地震波斜入射有限元法非一致运动粘弹性人工边界