考虑土体结构相互作用的大型双曲冷却塔风致响应分析

采用有限元方法模拟大型双曲冷却塔的土体与结构相互作用(SSI),分析不同土体条件下自振特性的特征,基于风洞试验结果进行风致响应的计算,并分析不同土体条件下响应的差别。研究表明:土体刚度越小,土体结构体系的自振频率也越小;土体对冷却塔上半部分的子午向薄膜力影响较小,对下半部分影响较大;考虑SSI效应后,平均风作用下冷却塔径向位移增大,子午向薄膜力减小,脉动风作用下径向位移均方根增大,子午向薄膜力均方根几乎不变。

土体-结构相互作用对消能减震结构的影响

本文在考虑土体-结构相互作用的基础上,结合实际工程,对地震作用下的消能减震结构体系进行了对比分析。分析表明,考虑土体-结构相互作用,对于消能减震结构体系的动力特性具有明显的影响。详细考察消能框架体系的楼层位移、楼层速度、楼层加速度以及楼层剪力等指标,在考虑土体-结构相互作用后,减震效果均明显变差;而且上述各指标在各楼层之间减震效果的差异也会增大。

考虑土体-结构相互作用的震陷分析的研究与进展

首先回顾了历史上数次较典型地震造成的结构震陷震害,说明了震陷研究的必要性。讨论了结构震陷研究的发展历史及其现状,揭示了其研究的发展方向。在此基础上,对结构震陷发生的内在机理及其研究方法进行了综合归纳,比较了各自的应用特点及使用范围。最后,就现行抗震规范对结构震陷计算的要求及与现实设计工作的差距进行了说明,指出了现阶段开展结构震陷研究的必要性和紧迫性。

考虑土体-结构相互作用的数值极限分析上限法

非连续面拓扑优化技术（discontinuity topology optimization,DTO）是考虑涉及土体-结构相互作用的岩土稳定性问题的极限分析数值上限法。稳定性问题的几何范围采用规则的栅格点阵进行离散,且点阵之间潜在连接线即滑移线或非连续面构造形成允许速度场或破坏模式。诸如土钉、支撑挡墙等结构体与土体建模时同时考虑,不用区别对待,而且非连续面可以穿过结构体是本文DTO技术的独特之处。DTO技术可以涵盖平动和指定边界区域结构体的转动。最终优化问题呈线性特征,并借助线性优化问题的内点法进行求解。刚性块体平动和转动以及刚塑性结构的塑性铰屈服破坏模式均可模拟。以拱桥结构、锚定板桩墙以及内支撑挡墙基坑稳定性问题为例证,检验程序的有效性。DTO的计算结果以图示的形式清晰且细致地表述了非连续面布局构造的临界破坏模式。

下穿隧道–土–地表邻近框架结构相互作用体系地震响应初步分析

在中国城市轨道交通快速发展的推动下,隧道等地下结构近距离下穿地表建筑物的案例越来越多。对于相互穿越工程,较多的关注在于隧道等地下结构动态施工对地表建筑物安全的影响,而忽视了隧道建成后对被穿越的地表临近建筑物抗震性能的影响。拟结合某实际工程,建立盾构隧道–土体–地表邻近框架结构相互作用体系二维数值计算模型,对比分析隧道与邻近框架结构相互之间地震响应影响规律。计算分析表明:①隧道的存在使隧道两侧土体表面出现一个地震响应放大区;②下穿隧道对地表框架结构的地震响应有部分影响,但影响程度有限;③地表结构的存在对隧道结构地震响应的影响较小,可忽略不计。研究成果可为地下结构的规划以及地表结构与地下结构的抗震设计提供参考。

隧道–土体–地表结构相互作用体系地震响应影响因素分析

为探讨地下结构近距离穿越地表结构时二者之间地震响应的相互影响规律,建立隧道–土体–地表框架结构相互作用体系计算模型,系统研究对该体系地震响应影响显著的参数,具体包括:隧道的直径和埋深、土体的分层特性、框架结构的高宽比及其与隧道圆心的间距、输入地震波特性等。计算分析表明:(1)隧道对体系自振特性影响并不显著,但地表框架结构则显著改变了体系的频率特征;(2)隧道对地表框架结构地震响应的影响主要与隧道的半径相关,较大的隧道半径可阻隔地震波的传播,从而起到一定的减震功能;(3)由于考虑的框架结构质量相对较轻,地表框架结构对隧道地震响应的影响不显著;(4)由于地震波频谱成分及结构自身频率的影响,不同地震波对体系地震响应的影响十分显著;(5)土的分层特性改变了土体的刚度,因而也影响了体系的地震响应。研究成果可为初步定性确定地下结构与临近地表结构地震响应的相互影响提供参考。

高层建筑结构嵌固条件影响研究

该文对国内外考虑地下室及周边土体对高层建筑地震作用影响分析方面的研究进展进行了回顾,基于塔楼、地下室结构与周边土体的相互作用机理,建立可以考虑地基基础影响的力学模型。根据场地情况确定地下室周边土体弹簧及相应阻尼的计算参数。考察地下室顶板嵌固、地下室周边嵌固、底板嵌固以及土体-结构相互作用等4类嵌固条件在地震作用下计算结果的合理性,并研究塔楼单侧洞口长度对整体结构与结构构件受力性能的影响。分析结果表明:地下室顶板嵌固模型塔楼侧向刚度偏大,且无法考虑地下室与塔楼之间的相互影响。地下室周边嵌固模型无法反映地下室结构的变形与质量引起的惯性力,在地震作用下水平剪力沿地下室竖向减小过快,计算结果偏于不安全。底板嵌固模型忽略周边土体的作用,导致地下室在地震作用下水平剪力过大,计算结果过于保守。土体-结构相互作用模型可以较为真实地模拟地下室周边土体的刚度与阻尼,与其他计算模型相比,虽然塔楼性能变化较小,但地下室构件内力变化很大。单侧洞口对塔楼整体受力性能影响较小,但对框架柱和楼板的影响值得重视。

三代核电厂结构的抗震设计分析概论

自《核设施结构、系统和部件的抗震设计准则》(ASCE/SEI 43-05)实施后,三代核电厂结构的抗震设计分析已经与过去传统二代核电厂有了本质上的差别,美国自2005年后推出一系列配套的核电规范、标准来与三代核电厂的新抗震要求相适应。美国核管会针对新发行的《标准审查大纲》(SRP 3.7 Rev.3 2007年版及Rev.4 2014年版)来作全面配套修订,更是确认了三代核电厂结构抗震设计分析的更高要求。结合上海核工程研究设计院40余年从事核电厂土建结构设计及抗震分析工作积累的实践操作经验,介绍了三代核电厂结构抗震设计分析的最新依据性规范标准、主要内容及分析手段,给出了可供实际核电工程应用的研究成果。

基于SPH-FEM算法和临界状态本构模型的砂土地基中吸力桶形基础结构沉贯过程数值模拟

桶形基础是近二十年来应用于海洋工程的具有良好发展前景的基础形式。它是一种上顶面封闭,下底面面敞开的柱状结构。安装时首先利用自重嵌入海床一定深度,然后借助吸力泵对桶内进行排水排气减压,在桶顶处形成压差,实现吸力贯入。吸力桶基础在沉贯过程中会对周围土体产生扰动而使土体应力状态重新分布,从而影响地基和周围环境之间的相互作用。然而,目前关于吸力桶基础的有限元分析很少考虑安装阶段的影响。本文采用了可考虑土体大变形的FEM-SPH耦合方法结合高级临界状态本构模型来模拟吸力桶基础的沉贯过程以及基础安装到位之后受到组合静荷载作用的响应。采用室内模型试验对本研究建立的数值模型进行了验证,证明了FEM-SPH方法可以合理地描述吸力桶基础的沉贯过程以及土体重分布后的应力状态。

内河航道护岸结构计算方法探讨

本文采用易工水运工程结构CAD集成软件和PLAXIS 3D软件对内河航道护岸结构进行了内力和位移计算,分析了m法和结构-土体相互作用分析法的异同。计算结果表明:两种方法计算的土压力在板桩、灌注桩间的分布规律基本一致,前、后排桩弯矩差异较大;PLAXIS计算结果受内摩擦角、粘聚力、弹性模量、泊松比、本构模型等影响较大;采用固快指标和摩尔-库伦模型时,两种方法计算的灌注桩总弯矩相近。

考虑地基影响的结构地震反应分析

本文分析了高层混凝土框架结构土体与结构相互作用的上部结构非线性地震反应,指出非线性分析和弹性分析引起的结构反应有较大的差异;考虑非线性相互作用后柱的剪力、轴力和弯矩在不同的楼层有放大现象。楼层中部易出现柱剪力和弯矩增加,楼层中下部易出现柱轴力增加。考虑弹塑性相互作用后柱的剪力、轴力、弯矩和等效应力比沿楼层变化曲线不尽相同。

复杂应力路径下三轴界面试验方案设计与求解

为解决岩土工程中在复杂应力路径下土体-结构界面复杂接触变形行为问题,根据三轴试验仪可以提供复杂外部荷载条件的能力和在土体中嵌入结构材料的可行性特性,提出了借助三轴试验仪测试复杂应力路径下界面行为的试验方案,推导了特定条件下界面行为的接触分析解,给出了确定双曲线模型参数的方法。结果表明,这种三轴界面试验方案可以很好地描述复杂应力路径下土体-结构界面的复杂变形行为,并能够方便地应用于土体-结构相互作用分析中.

美国核电厂抗震主系统分析要求的近期变化——SRP 3.7.2 1989版、2007版及2013版主要对比

近期美国核管会NRC颁布的标准审查大纲《Standard Review Plan》Rev.3(2007)版已通过我国核安全审评中心翻译出版,表明我国核安全局将按最严的国际标准执行核工程的安全审查。通过对比美国核管会标准审查大纲SRP3.7.2节1989版、2007版以及最新2013版的抗震主系统主要内容,结合以往核电工程抗震分析的实践经验,按其所列验收准则各条分别作出专业性的讲解与点评。研究表明:SRP 2013版在概念上更清晰,并在可操作性上更加完善,研究成果对理解核电厂抗震主系统分析要求具有很好的参考价值。