基于Davidenkov骨架曲线模型的修正不规则加卸载准则与等效剪应变算法及其验证

非等幅循环荷载作用下,采用"扩展Masing"法则修正应力–应变滞回曲线时,程序的实现过程中需要预留大量的状态变量。针对该问题,提出了Davidenkov本构模型的不规则加卸载修正准则,以代替"扩展Masing"法则中的"上大圈"准则。通过等效剪应变算法的比选,给出了加卸载判据简单且精度更高的等效剪应变算法。基于ABAQUS软件的显式模块,开发了基于不规则加卸载准则的修正Davidenkov本构模型的显式子程序模块,适用于大规模二维和三维场地非线性地震效应分析。选取Mississippi湾500 m深的钻孔作为计算模型,通过与一维场地非线性地震效应分析专业程序Deepsoil计算得到的输入不同强度地震动下的地表峰值加速度、PGA=0.65g的场地地震反应的对比分析,佐证了提出的Davidenkov本构模型不规则加卸载准则与等效剪应变算法的合理性。

地震波斜入射时二维成层介质自由场求解的等效线性化方法

基于等效线性化频域数值求解方法和二维应变空间状态理论,提出了一种地震波斜入射时二维水平成层介质的非线性地震反应分析方法。首先,建立地震波斜入射下成层弹性介质频域传递矩阵;其次,结合等效线性化方法,给出了地震波斜入射情况下二维等效剪应变求解方法,进而求得任一层的等效刚度和阻尼比,并进行迭代计算,直到满足给定的精度为止;最后根据满足精度要求的等效刚度和阻尼比进行成层介质地震反应分析,求取目标层的地震响应。对某二维水平成层场地地震波斜入射(SH波、SV波和P波)时的非线性地震反应进行了计算,并研究了成层介质场地地震反应随入射角的变化而变化的规律。

全局等效线性化土层地震反应分析方法

强非线性下土层地震反应数值模拟方法是国际难题,等效线性化是该类问题最佳求解方式之一。提出了全局等效剪应变的概念和算法,编制了新的等效线性化土层地震反应计算程序。研究表明,以0.65倍最大剪应变为等效剪应变的传统方法不适于土层强非线性应变模拟,采用全局优化,以可参与性和完整性为原则构建全局等效剪应变。可参与性由有效剪应变门槛值确定,以峰值超过门槛值的所有剪应变波共同参与计算来实现剪应变信息的完整性,并采用零交法保证等效剪应变与剪应变时程之间有唯一对应关系。以KiK-net井下台阵46个场地、地表PGA为0.04g~1.21g的1963组实测记录为样本,对该方法和现有其它方法进行了对比检验,结果表明所提出的概念和公式正确合理,可很好地解决模拟强非线性下场地地震放大作用的问题。

用震级和距离参数修正土层反应的等效线性化方法

传统等效线性化波动法主要的缺陷之一,是当基岩输入地震动较强时,高频段算得的频响放大倍率比实际场地的实测结果明显偏低.该缺陷可能导致低估重大工程的设计地震动参数的严重后果,因而是亟待解决的重要问题.本文认为,现行基于土的剪切模量和阻尼比的频率相关性修正等效剪应变的做法有其合理性,但不便应用并可能具有较大的不确定性;由于震级可以影响地震动的频谱特征,通过震级调整等效剪应变的做法也可视为按照频率调整等效剪应变.由于距离与震级一样也可以影响地震动的频谱特征,本文提出通过震级M和距离R参数修正等效线性化的方法EQLM(M,R),并用算例说明,等效线性化方法的上述缺陷可以通过本文提出的EQLM(M,R)方法得到一定程度的改善.

土壤强固剂加固红土的力学特性

红土样中加入土壤强固剂可以显著改善土体性能 ,提高强度 ,减小变形。其加固机理可用等效压力和等效剪应变的概念来解释 ,加固实质就是增强了土颗粒之间的连接力和摩擦力 ,加固效果相当于提高了作用于试样的垂直压力和破坏剪应力 ,减小了破坏剪应变 ,可以用加固效果系数来衡量。各应力 -应变特性参数随着垂直压力的增大而增大 ,但增大的程度逐渐减小 ,强度加固效果系数和同水平剪应变加固效果系数与垂直压力呈反比 。

新一代土层地震反应分析方法研究

大量宏观震害经验和强震动观测数据表明,场地条件对地震动响应影响显著,尤其浅表覆盖土层对地表震动的放大作用十分显著。对一般工程和重大工程进行抗震设防是防震减灾的最主要途径之一,设计地震动参数确定的合理性和可靠性将直接影响到建设工程的安全性和经济性。

土坡稳定分析有限元强度折减法的失稳判据探讨

基于土坡的变形破坏特点，并结合一算例，研究了强度折减过程中最大等效剪应变εqmax等三个变量随折减系数Fsr的变化规律，提出以Fsr～εqmax曲线发生“突变”作为土坡失稳的判据，并通过与极限平衡法计算结果的比较验证了判据的可靠性。

有限元强度折减法中边坡失稳判据研究

研究了应用有限元强度折减法分析边坡从稳定逐步发展到破坏过程中,土体水平位移和等效塑性剪应变随荷载增加的变化特征曲线经历的4个特征区段。发现以广义塑性应变或者等效塑性应变区从坡脚到坡顶贯通作为边坡失稳的判据不够充分,土体产生很大且无限的水平位移和塑性应变才是导致边坡失稳的根本原因。提出了以土体水平位移和等效塑性剪应变随荷载增加的变化曲线作为有限元强度折减法中边坡失稳的判据。