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斜入射SV波对地铁车站地震响应的影响

工程力学 2014年第9期31卷 81-88,103页

作者：黄景琦杜修力田志敏金浏赵密北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 总参工程兵科研四所北京100850

在显式有限元法结合黏弹性人工边界的时域波动方法的基础上,建立了三维平面SV波斜入射的输入方法。半空间算例说明了该文方法具有较好的精度,并基于所建立的斜入射方法研究了地震波斜入射对北宫门地铁车站地震响应的影响。该算例结果表... 详细信息

在显式有限元法结合黏弹性人工边界的时域波动方法的基础上,建立了三维平面SV波斜入射的输入方法。半空间算例说明了该文方法具有较好的精度,并基于所建立的斜入射方法研究了地震波斜入射对北宫门地铁车站地震响应的影响。该算例结果表明:在地震波斜入射情况下,地铁车站的地震响应规律与垂直入射时的情况具有明显差异;斜入射角度对水平加速度响应并不敏感,但对竖向加速度影响较大;斜入射使得车站柱子构件的剪力和轴力明显改变,柱子轴力随着入射角增加而明显增大;边墙控制点的应力状态也受入射角的影响较大,各控制点的第一、第三主应力都出现了随着入射角度增加而增大的规律。在地铁车站等地下结构抗震研究中,应考虑地震波斜入射的影响。

关键词：地震波斜入射 SV波地下结构黏弹性人工边界时域显式有限元

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近场数值波动分析中地震波输入的一种简化方法

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振动与冲击 2015年第3期34卷 77-82页

作者：黄景琦杜修力赵密金浏北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124

在显式有限元方法结合黏弹性人工边界的时域波动方法的基础上,建立了地震波垂直输入时的一种简化输入方法。将近场有限元模型沿高度方向进行分层,将地震动的入射运动转化为作用于人工边界底面及分层后每层侧面上的均布力,以实现地震动... 详细信息

在显式有限元方法结合黏弹性人工边界的时域波动方法的基础上,建立了地震波垂直输入时的一种简化输入方法。将近场有限元模型沿高度方向进行分层,将地震动的入射运动转化为作用于人工边界底面及分层后每层侧面上的均布力,以实现地震动的输入。与以等效节点力的方式实现的地震动输入相比,施加均布力的方式简化了地震波输入的前处理工作,且又能保证与等效节点力方式相同的精度。自由场数值算例表明:当该方法中的分层高度与波动有限元网格离散要求的最大尺寸相等时,该方法与等效节点力方法具有相同的精度;当局部区域按网格离散要求的最大尺寸进行分层而在其它区域放大分层高度时,局部区域上的近场波动响应仍可保证具有相当高的精度。另外,某隧道结构地震响应算例的计算结果同样说明了该方法的有效性。

关键词：波动输入地下结构黏弹性人工边界时域显式有限元

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地震波斜入射对高拱坝地震反应的影响

水力发电学报 2011年第6期30卷 159-165页

作者：徐海滨杜修力赵密王进廷北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室

高坝地震反应分析通常假定地震波垂直入射,在显式有限元法结合黏弹性人工边界的时域波动分析方法的基础上,建立了三维平面地震波倾斜入射的输入方法。采用所建立的斜入射输入方法,研究了地震波斜入射对小湾拱坝地震反应的影响。分析结... 详细信息

高坝地震反应分析通常假定地震波垂直入射,在显式有限元法结合黏弹性人工边界的时域波动分析方法的基础上,建立了三维平面地震波倾斜入射的输入方法。采用所建立的斜入射输入方法,研究了地震波斜入射对小湾拱坝地震反应的影响。分析结果表明:与垂直入射相比,地震波倾斜入射可能显著增加对拱坝抗震安全性起控制作用部位位移、速度、加速度反应的频谱幅值放大系数,应该在拱坝地震反应分析中考虑地震波斜入射的影响。

关键词：水工结构地震动斜入射时域显式有限元高拱坝

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二维土层地震反应分析的时域等效线性化解法

岩土力学 2017年第3期38卷 847-856页

作者：杨笑梅赖强林广东工业大学土木与交通工程学院广东广州510006

考虑非线性特征的局部复杂场地地震反应分析,一直是工程场地地震动预测中需解决的关键问题。借鉴目前一维成层场地地震反应分析中广泛使用的频域等效线性化思想,将其推广至时域及二维问题,提出了可用于考虑非线性特征的时域显式有限元方... 详细信息

考虑非线性特征的局部复杂场地地震反应分析,一直是工程场地地震动预测中需解决的关键问题。借鉴目前一维成层场地地震反应分析中广泛使用的频域等效线性化思想,将其推广至时域及二维问题,提出了可用于考虑非线性特征的时域显式有限元方法,适用于复杂工程场地地震反应分析。本方法内域主要采用可实现显式算法的低阶有限元格式,人工边界处采用与显式算法相匹配的透射边界模拟无限域,单元内先通过求取平面应变状态下的最大切应变替代一维模型中的最大切应变,再依据整个时间过程的切应变求取等效切应变。每次整体求解采用时域中心差分的递推过程,并通过迭代完成非线性特征分析。为了验证本方法,选取水平成层场地及二维盆地两个典型场地模型进行模拟分析,将计算结果与传统的一维等效线性化模型及二维差分非线性计算结果做了对比,计算结果显示本文解与参考解非常吻合,证明了本文方法的可靠性。进一步采用该方法对美国Turkey Flat试验场地进行地表地震动模拟,计算结果与应用广泛的一维等效线性化模型及实测记录比较,探讨该方法的可靠性及与现有分析模型的差异,并阐述了非线性特征对地震动影响的规律。

关键词：非线性特征等效线性化时域显式有限元地震反应

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P波作用下跨断层隧道轴线地震响应分析

岩土力学 2019年第9期40卷 3645-3655页

作者：赵密欧阳文龙黄景琦杜修力赵旭北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

基于近场波动有限元方法并结合黏弹性人工边界条件,针对3D断层场地,通过求解等效二维场地地震响应,从而获得3D场地地震动输入的自由场响应,并将自由场响应转化为3D模型边界面上的等效节点力,从而建立含断层3D场地P波入射的倾斜输入方法... 详细信息

基于近场波动有限元方法并结合黏弹性人工边界条件,针对3D断层场地,通过求解等效二维场地地震响应,从而获得3D场地地震动输入的自由场响应,并将自由场响应转化为3D模型边界面上的等效节点力,从而建立含断层3D场地P波入射的倾斜输入方法。自由场算例验证所提方法具有较好精度,进而基于建立的输入方法,开展了跨断层隧道地震响应的数值模拟研究。数值模拟结果表明:在P波作用下,隧道跨断层部位处于拉、压、剪切的复杂受力状态,且断层处的隧道衬砌地震响应明显大于其他部位的地震响应;围岩的力学性质与断层的力学性质相差越大,断层处衬砌的地震响应放大越明显;断层处衬砌地震响应随断层深度的增加而增加。另外,跨断层隧道的地震响应受P波入射角度的影响较大,随P波入射角度的增加,断层处隧道衬砌的轴力、弯矩先增加后减小,而剪力具有逐渐减小的规律。

关键词：隧道断层 P波时域显式有限元黏弹性人工边界

库底饱和淤积砂层对高拱坝地震反应的影响研究

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水力发电学报 2006年第2期25卷 11-15页

作者：王进廷唐庆杜修力清华大学水利水电工程系北京100084 北京工业大学工程抗震与结构诊治实验室北京100022

本文中采用时域显式有限元方法,将库底淤积砂层模拟为重流体,以小湾拱坝为例,分析可压缩库水条件下库底饱和淤积砂层对高拱坝地震反应的影响。计算结果表明,从总体上来说饱和淤砂层的存在对高拱坝地震反应影响较小,但是仍有一些局部反... 详细信息

本文中采用时域显式有限元方法,将库底淤积砂层模拟为重流体,以小湾拱坝为例,分析可压缩库水条件下库底饱和淤积砂层对高拱坝地震反应的影响。计算结果表明,从总体上来说饱和淤砂层的存在对高拱坝地震反应影响较小,但是仍有一些局部反应的变化值得注意。

关键词：水工结构地震反应时域显式有限元拱坝-可压缩库水-地基系统饱和淤砂层

SH波水平入射穿越垂直断层隧道动力响应分析

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震灾防御技术 2019年第2期14卷 269-280页

作者：杜修力苏驰翔黄景琦王媛赵密欧阳文龙北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

结合黏弹性人工边界的时域波动输入方法和显式有限元法,设计了含垂直断层三维场地的SH波输入方法。基于建立的输入方法,研究了垂直断层对隧道地震响应的影响,并通过自由场算例验证了该方法具有较好精度。数值模拟结果表明:对于断层迎波... 详细信息

结合黏弹性人工边界的时域波动输入方法和显式有限元法,设计了含垂直断层三维场地的SH波输入方法。基于建立的输入方法,研究了垂直断层对隧道地震响应的影响,并通过自由场算例验证了该方法具有较好精度。数值模拟结果表明:对于断层迎波侧的隧道结构,断层会对其地震动响应产生显著的放大作用,对于断层逆波侧的隧道结构,断层会对其产生隔离地震动的作用;相对周围围岩,断层介质的剪切波速越小,其产生的放大效应和隔震效果也会越显著;断层宽度越小,其对隧道地震动响应的影响范围也就越小,但是断层宽度的变化对于断层两侧隧道的地震动响应的影响并不明显。

关键词： SH波垂直断层隧道地震响应时域显式有限元黏弹性人工边界

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库底非饱和淤砂层对高拱坝地震反应的影响

水利水电科技进展 2007年第2期27卷 22-25页

作者：王进廷唐庆杜修力清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室(筹) 北京100084 北京工业大学工程抗震与结构诊治实验室北京100022

采用时域显式有限元方法,将库底非饱和淤砂层近似模拟为不同于库水的流体介质。以小湾拱坝为例,分析可压缩库水条件下库底非饱和淤砂层对高拱坝地震反应的影响。计算结果表明非饱和淤砂层的存在有可能使得坝体地震响应增加。

关键词：拱坝-可压缩库水-地基系统非饱和淤砂层时域显式有限元地震反应

复杂场地下核电厂三维土—结构相互作用地震反应特征分析

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复杂场地下核电厂三维土—结构相互作用地震反应特征分析

作者：郭达文广东工业大学

学位级别：硕士

我国部分在建或者拟建核电厂选址于非均匀场地,对这类重大结构的地震反应特征分析需合理考虑土-结构相互作用（简称SSI）的影响。核电厂厂址复杂性的出现以及人们对核电厂安全要求日益提高使得传统的计算方法和计算软件（如SASSI、FLUSH... 详细信息

我国部分在建或者拟建核电厂选址于非均匀场地,对这类重大结构的地震反应特征分析需合理考虑土-结构相互作用（简称SSI）的影响。核电厂厂址复杂性的出现以及人们对核电厂安全要求日益提高使得传统的计算方法和计算软件（如SASSI、FLUSH、 CLASSI等）在用于这类工程问题时遇到一定困难。不合理或过于简化的计算模型均可能给核岛结构及其设备造成不确定的安全隐患。本文选取处于常见复杂场地条件下的某类压水堆核电厂SSI体系为研究对象,旨在提出优于传统分析的计算模型,探讨核电厂结构在强震作用下的动力特性和远场反应特征,得到了一些有意义的结论。具体工作如下述： 1.在深入分析、总结已有的SSI体系分析方法及研究成果基础上,采用时域显式有限元法结合多次透射边界的思想,提出了适用于复杂场地条件下的核电厂SSI体系地震反应分析的时域显式分析过程。 2.基于本文方法,计算了核电厂SSI体系的自振特性,并与未考虑SSI作用的自振特性进行比较,探讨了不同地基条件下核电厂自振特性的变化。 3.通过对现有大震记录特征比较分析,归纳地震记录空间变化特征及频谱特性,并从汶川及福岛地震中各选出5条用有代表性的露头基岩强震记录作为核电厂SSI体系的地震输入时程。基于本文方法,计算在不同地基条件下核电厂SSI体系基底等效地震输入、和楼层反应,并与未考虑SSI作用的复杂场地模型及未考虑SSI作用的均匀场地模型结果进行比较,分析其地震动输入,反应谱及楼板谱的变化特征和规律。指出复杂场地条件下,对核电结构进行强震反应分析时考虑SSI影响是非常必要的。 4.对本文研究工作进行总结,在此基础上对未来工作提出展望。

关键词：核电厂土-结构相互作用时域显式有限元地震反应楼层反应谱