采用无质量地基模型时动力平衡方程的缩减

在求解坝与地基动力相互作用时 ,为了消除地基材料对地震运动的放大作用常常忽略地基质量。但在求解动力平衡方程时为了消除质量矩阵的病态 ,地基质量被赋以很小的值代表无质量地基。为了从动力平衡方程中消除零质量矩阵 ,用矩阵理论对其进行分块简化 ,从而大大缩减了方程的自由度和复杂度 ,并导出了地基对上部结构的耦合作用刚度矩阵 ,使地基刚度在相互作用方程式中显示化。结果表明 。

动力相互作用分析中无质量地基的应用研究

关于结构-地基的动力相互作用分析已经提出了很多方法,但由于方法复杂而没有得到广泛应用,无质量地基模型仍然是应用最为广泛的近似方法。本文通过结构-地基的动力相互作用分析公式的推导,详细阐明了考虑无限地基影响的动力相互作用分析中无质量地基的概念和应用范围,并通过算例进行了说明。

基于无质量地基模型的重力坝地震响应分析

假设在大坝附近一定范围的地基是线弹性、无质量的、地震激励均匀作用在边界上，采取人工模拟合成地震波，建立无质量地基模型，对龙滩重力坝-地基系统进行了地震响应分析.计算结果表明坝体动力反应一般滞后于地震波，且滞后程度与坝体结构刚度有关，同时，坝体内大部分拉应力均大幅度减小，但坝踵部位的拉应力有所增加，坝上游折坡点附近还有一定的拉应力.与考虑了粘弹性人工边界模型相比，无质量地基模型的动力响应峰值增加了4%~59.8%.

不同边界和地基条件的大型滑坡体动力响应分析

动力有限元计算结果的真实性与模型边界条件的设置和地震波输入高程的选择有着密切的关系。采用动力有限元时程分析法对不同边界和地基条件的大型滑坡体进行了数值计算,在此基础上分析了地基辐射阻尼和地震加速度输入高程对滑坡体动力响应的影响,以及大型滑坡体的地震响应规律。结果表明,上田镇大型滑坡体在动力作用下上部的位移响应值大,剪应力小,而下部则相反;黏弹性边界能有效地降低滑坡体的地震反应,而且地震输入高程的不同对滑坡体的地震响应会产生相当大的影响,地基辐射阻尼和地震波输入的模拟合理性直接影响滑坡体动力分析的客观性。

库水-重力坝-无限地基系统地震响应分析

为了分析库水以及无限地基辐射阻尼对库水-重力坝-无限地基系统的地震响应影响,通过比例边界有限元法、有限元法以及无限单元法计算了库水-重力坝-无限地基系统的响应.基于SBFEM计算上游坝面库水压力,利用无限单元法分析无限地基辐射阻尼的影响,以Koyna重力坝为研究对象,给出了重力坝在不同地基弹性模量条件下地震位移时程以及应力的响应,随着地基弹性模量的增加,坝体响应增加.与无质量地基模型的计算结果进行对比,考虑无限地基辐射阻尼的计算结果较小.

不同地基模型对拱坝动力响应的影响

在粘弹性人工边界理论基础上,结合波场分解法的地震动输入方法,应用ANSYS软件的参数化语言APDL,编制了模拟粘弹性人工边界和地震荷载输入的程序。针对某碾压混凝土拱坝建立了"库水-拱坝-地基"联合作用的有限元模型,采用施加粘弹性边界并输入相应地震动,讨论了无限地基辐射阻尼的影响,并与无质量地基模型的计算结果进行比较分析。研究结果表明,只有考虑辐射阻尼效应才会得到符合实际情况的坝体地震响应结果,因此实际工程抗震分析时对地基的模拟应该合理选取。

动力分析中无限地基两种近似方法的应用研究

在结构-地基的动力相互作用分析所提出的众多方法中,无质量地基和黏性边界地基仍然是应用最为广泛的近似方法。针对当前结构-地基动力相互作用分析中地基模型处理中的一些问题,通过结构-地基动力相互作用分析公式的推导以及各变量物理意义的解释,详细阐明了当前考虑地基影响的动力分析中无质量地基和黏性边界地基的概念和应用范围,对当前部分研究中应用这两种地基中存在的问题进行了分析说明,为简化地基动力分析模型提供了思路。

拱坝-地基系统在地震作用下的动力响应

文中结合工程实际,建立了库水-拱坝-地基联合作用的有限元模型。基于ansys软件的参数化语言编程功能,实现了黏弹性人工边界的模拟以及地震等效荷载输入。在地震荷载作用下比较分析了采用黏弹性地基模型和无质量地基模型时拱坝的动力响应。计算结果表明,考虑辐射阻尼效应后坝体地震的动力响应明显降低,而通常采用的无质量地基模型虽然计算比较简便,但是夸大了结构在地震作用下的动力响应。

考虑重力坝——地基动力相互作用时关于地基边界范围的研究

本文采用无质量地基模型,研究了在六种不同地基弹性模量的情况下,重力坝自振频率随地基边界范围变化的规律,得到了重力坝—地基动力相互作用分析中应选取的合理的地基边界范围.同时,还分析了坝—地基相互作用对坝体振型的影响.

深埋反应堆厂房土结相互作用下的楼层反应谱分析

埋深对核安全级厂房楼层反应谱的计算具有较大影响,尤其当埋深较大且周围的地基岩性较好时,其对厂房的约束作用不可忽略,土—结相互作用明显,国内鲜有对深埋结构采用三维整体分析法进行土—结相互作用分析的研究。利用ANSYS分别建立某反应堆厂房上部结构和其周围岩土体的三维有限元模型,两者之间采用接触单元进行真实模拟,采用无质量的三维地基模型进行楼层反应谱的计算,并同采用地基阻抗函数简化模型来考虑地基影响的ANSYS三维结构有限元模型所计算的楼层反应谱进行对比分析,以期为类似工程的楼层反应谱计算提供一些有用的参考和建议。

基于ABAQUS的黏弹性人工边界在重力坝分析中的应用

无限地基的辐射阻尼效应是影响坝体地震反应的重要因素。本文采用黏弹性边界并在非线性有限元软件ABAQUS软件上成功实施,经与理论解的结果对比,具有较高的求解精度。文中以典型的Koyna重力坝地震反应分析为例,比较了黏弹性边界与传统的固定边界无质量地基的计算结果,特别是利用混凝土损伤模型对Koyna重力坝遭遇强震时震害现象进行了初步分析,得到了大坝下游折坡处与实际遭受的地震破坏现象和破坏程度基本一致的结果。

横缝灌浆高度对重力坝地震反应影响的研究

采用动力时程分析法计算了龙开口碾压混凝土重力坝挡水坝段在不同横缝灌浆高度下的动力反应,通过对12种计算工况的地震反应分析,得出了以下结论:随灌浆高度的增加,坝体由横河向振动变为顺河向振动;灌浆达到一定高度时,坝体的基频不再变化;灌浆高度对坝体下部的动力反应影响较大,对上部影响较小;坝踵应力受坝体基频影响较大等,为设计者提供了参考依据。

基于无限元边界模型的高拱坝损伤开裂数值分析

基于ABAQUS中的混凝土损伤塑性模型,分别建立了考虑地基辐射阻尼效应的有限元—无限元耦合模型和无质量地基模型,讨论高拱坝在设计地震作用下采用两种地基模型得到的应力、横缝开度、坝顶顺河向位移和损伤开裂情况。结果表明:无质量地基模型与无限元边界模型相比,坝体拱向和梁向应力最大值明显增加,增大了坝体的横缝开度和坝顶顺河向位移,同时坝体的损伤开裂情况更为严重。因无限元边界模型能考虑地基的辐射阻尼效应,能真实地反映坝体的地震响应,而无质量地基模型夸大了坝体的地震响应,故用无质量地基模型进行坝体的抗震分析是过于保守的。

基于三维粘弹性边界的升船机塔柱结构地震响应分析

以金沙江下游支流上某拟建升船机塔柱结构为例,通过ABAQUS有限元软件,采用编写的计算程序实现了三维粘弹性边界及地震动输入,并通过算例验证了所提方法的正确性。采用考虑无限地基辐射阻尼的三维粘弹性人工边界模型及无质量地基模型,分析了高扬程大型升船机塔柱结构在横河向及顺河向7度地震作用下的动力响应。结果表明,塔柱结构顶部横河向位移大于顺河向;塔柱筒体与筏形基础接触面出现应力集中现象,承受较大的压应力,筏形基础顶部中间部分两端承受较大的拉应力;与无质量地基模型计算的动力响应相比,粘弹性人工边界模型计算的塔柱结构动力响应相对较小。

考虑SSI效应的电气厂房地震响应分析

电气厂房属于核电站的抗震I类建筑物,其地震响应分析是结构设计的重点工作。基于无质量地基模型考虑土-结构相互作用(SSI)的影响,进行了整体模型的模态分析和动力时程分析,计算得到主要频率、振型、楼层反应谱以及加速度时程响应峰值等,与不考虑SSI效应即固定端约束条件下电气厂房的计算结果进行对比分析。结果表明:针对本文中场地电气厂房考虑SSI效应是必要的;考虑SSI效应的电气厂房楼层反应谱比固定端约束下的楼层反应谱偏大;随着厂房楼板中心节点的高度增加,反应谱和加速度响应峰值的放大效应明显。

不同场地下核电站电气厂房的楼层反应谱对比分析

电气厂房属于核电站的抗震I类建筑物,其楼层反应谱的计算是结构设计的重点工作.在不同的均质和分层场地下,基于无质量地基模型考虑土-结构相互作用(SSI)的影响,进行整体模型的模态分析和动力时程分析,计算得到厂房的主要频率、振型、楼层反应谱等,并分别进行均质场地、分层场地条件下以及不考虑SSI效应的对比分析.结果表明:此电气厂房对于这些场地考虑SSI效应是必要的;总体来讲,不考虑SSI效应,即固定端约束下的楼层反应谱是最小,场地越软,楼层反应谱的放大效应越明显;在水平方向,分层场地计算的反应谱峰值较均质场地的放大效应明显,上层地基土越软,放大效应越显著,尤其在水平X方向;随着厂房楼板中心节点的高度增加,反应谱和加速度响应峰值的放大效应明显,尤其屋面板中心节点的竖直向加速度响应较低楼层的响应大幅度增大.

基于等效一致边界的重力坝地震响应分析

地震动输入机制与重力坝地震响应分析方法密切相关,并对其有不可忽视的影响。传统的无质量地基忽视了地基质量的惯性作用,以及沿坝基地震动输入的幅值和相位都不均匀分布等因素影响,并不能真实地反映结构在地震作用下的动力响应。在地基截断处施加人工边界,则能够很好地模拟出地震波能量向远域地基逸散,将无质量地基时的封闭系统转化为符合实际的开放系统来进行地震响应分析。基于ANSYS有限元分析软件,对某重力坝进行动态响应分析。在截断地基边界处,建立等效一致人工边界,并与传统的无质量地基作比较分析。分析结果表明,当采用无质量地基时实际上夸大了地震效应。

基于等效一致黏弹性边界的重力坝抗震分析

在结构-地基的抗震动力分析中,有限元法通常是通过对模型施加弹簧-阻尼器或者无质量地基的方法来模拟地震的辐射阻尼效应,其工作量较大。在ADINA程序中采用等效三维一致黏弹性边界单元对三维黏弹性人工边界进行模拟,建立三维有限元模型,在模型的边界上延伸一层实体单元,利用黏弹性边界的弹簧-阻尼器的系数公式推导出边界单元的弹性模量和阻尼系数,并赋值给边界材料参数。利用地震响应时程分析法,对带有等效一致黏弹性边界的重力坝模型计算得出的结果与以无质量地基的方法来阻止地震波在边界反射的计算结果相比较,得出使用等效三维一致黏弹性边界来模拟地震辐射阻尼的抗震性能更好,可大大减少建模工作量,为复杂结构进行抗震分析提供了新的方法。