马水河大桥地震响应分析

对某高墩大跨度T型刚构桥程进行地震响应分析,按桩-土连续梁模式模拟桩-土共同作用建立三维有限元模型,采用数值模拟法合成桥址处地震动时程,分析桩-土共同作用和在边支座采用不同弹性约束对结构动力特性和地震响应的影响,通过分析计算得出一些对实际工程有意义的结论。     

地震作用下可液化土的数值模拟与试验验证

将有限差分法程序用于可液化土的地震响应分析,采用动力和流体的流固耦合理论分析了振动过程中土体孔隙水压力的产生、扩散与消散,并对液化场地桩-土-结构相互作用体系振动台试验进行了三维数值模拟;通过与振动台试验数据的对比分析,验证了计算模型的可靠性和合理性。结果表明：采用的方法能较好地模拟可液化土的动力特性,所得结论为液化场地土-结构相互作用体系动力分析提供了参考。     

土-桩-结构相互作用体系非平稳随机地震反应分析

目前,有关土-结构动力相互作用问题的研究基本上多限于确定性的或平稳随机激励下的响应分析.文中基于某基岩加速度反应谱,利用文献[7]的方法求取基岩非平稳随机地震功率谱密度函数,采用有限元方法建立土-桩-结构相互作用体系的三维分析模型,对在非平稳随机地震激励下土-桩-结构相互作用体系进行了反应分析.首先对三种不同场地条件下的土-桩-结构相互作用体系进行了动力特性分析;然后,对在非平稳随机地震激励下桩基承台的反应和自由场反应进行了比较,给出了结构的位移功率谱响应结果.     

地震作用下结构刚度对桩基内力的影响

用整体有限元方法进行桩-土-结构动力相互作用体系的地震反应分析。在土体侧向的边界节点处用弹簧并联阻尼器来进行模拟;在土体平面应变单元和桩体梁单元连接处,用补充约束方程的方法进行节点耦合,使2种不同类型单元满足连续条件。结合典型工程实例选择桩、土、结构及荷载参数,重点讨论了地震作用下3种不同的上部结构刚度对桩基内力的影响,求出了3种上部结构刚度下体系1~6阶的自振周期和桩基的最大位移及内力等,并进行了分析和比较,得到了在水平地震荷载作用下上部结构刚度的增大将增大桩基的内力及水平位移,且桩顶及桩身处于第一个软硬土层交界面处的截面的内力尤为突出等结论。     

大比例桩筏框架相互作用体系的地震反应分析

基于土一结构动力相互作用现场模型试验，以桩基剪切型结构为例，运用通用有限元软件MARC建立三维有限元模型、进行非线性地震反应分析。分析结果表明，桩土参与作用对上部结构地震反应有较大影响，上部结构相对于地基刚度越大，共同作用效果越明显。     

地震弱化土石混合体地基单桩p-y曲线

为研究不同强度地震作用下土石混合体地基中的桩-土相互作用力学行为，文中以白鹤滩水电站库区某高桩码头建设工程为背景，根据现场试验获得的土体参数建立了桩-土相互作用有限元模型。通过数值模拟分析，研究了土石混合体地基中桩周水平土抗力与桩身水平位移之间的关系，分析了土体等效动剪切模量对p-y曲线初始刚度和桩周极限土抗力的影响。利用Davidenkov函数，引入等效地基模量，建立了地震弱化土石混合体地基的单桩p-y曲线模型。将文中模型的计算结果与有限元数值模拟和现场试验结果进行了比较，表明模型能够有效模拟不同强度地震作用下土石混合体地基的p-y关系，从而验证了模型的合理性。     

考虑土-桩-结构相互作用下的生态复合墙结构pushover分析

基于能力谱方法应用子结构原理对天然地基上带群桩基础的生态复合墙结构进行平面的静力弹塑性（Pushover）分析。建立弹簧单元模拟群桩基础,采用Davies方法确定桩的刚度;基于刚架-等效斜撑力学模型,提出考虑土-桩-生态复合墙结构共同作用的整体分析模型,并对比分析在不同地震烈度作用时土-桩-结构的共同工作问题。计算结果...     

基于数值子结构方法的防屈曲支撑高层钢结构地震动力分析

近年来,高层建筑结构地震动力响应分析成为一个热点问题。防屈曲支撑构件(BRB)承载力高,延性与滞能性高,在强震作用下具有良好的耗能性能,正日益普及并用于高层建筑结构。高层建筑结构在地震作用下的失效往往是由部分关键构件损坏引起,而其他大部分构件仍处于弹性或小变形状态。采用常规的整体建模分析和Newton-Raphson迭代方法(NR)效率较低,而数值子结构方法将结构中进入强非线性状态或者发生严重损伤的构件进行隔离并精细化模拟,使大规模的非线性计算转化为主结构的线弹性分析和子结构的非线性分析,从而大大提高计算效率。本文基于数值子结构方法,对采用防屈曲支撑构件的高层钢框架结构进行地震响应分析,其中防屈曲支撑构件作为隔离子结构进行精细化建模分析,主结构部分采用线弹性分析。计算结果与采用钢支撑构件的高层结构进行对比,验证了数值子结构的高效性及防屈曲支撑构件的耗能性能。     

桩-土-桥相互作用对隔震连续梁桥地震响应的影响

随着隔震技术在桥梁结构中的广泛应用,建立合理的桥梁模型进行隔震分析十分重要。以某连续钢箱梁桥为对象,建立了墩底固结不考虑桩土、M法桩和非线性有限元桩的三种桥梁模型,通过对这三种桥梁模型进行隔震前后的地震响应分析,以研究桩-土-结构相互作用对不隔震和隔震桥梁的影响。研究表明:考虑桩-土相互作用对该桥梁隔震前、后的地震响应都具有较大的放大效应,非线性有限元桩桥梁模型的放大效应大于M法桩的桥梁模型;三种模型的隔震率相差不大,不考虑桩-土-桥梁结构相互作用不会对隔震率产生过大估计。     

单桩桩-土水平相互作用平面数值分析

从实际工程出发,对桩土水平相互作用进行简化抽象为平面分析问题,采用FLAC~(3D)数值计算方法,通过不同工况的加载,对比主动桩和被动桩计算结果,对单桩与其周边土相互做用进行研究。通过数值计算及分析单桩桩-土间相互作用机理,得到一些有用的表格数据及分析方法,为进一步桩土相互作用进行参数分析,以及深入研究群桩与土相互作用、桩基与土相互作用提供理论依据,这对预防滑坡、软土滑动等对桩基础以及构筑物的破坏有重要的意义。     

地下工程开挖计算的广义有限元法

基于传统有限元理论，将每个结点位移的Lagmnge型插值空间推广为具有任意多个广义位移的函数展开式，在不增加结点个数的前提下，仅通过提高结点插值函数的阶数，达到提高有限元精度的目的，建立了三维广义8结点等参单元和一维广义杆单元。首先推导单元的广义形函数，并给出单元的位移模式；然后进一步推导单元应变矩阵和劲度矩阵以及单元等效荷载列阵等有限元列式。针对地下工程开挖问题，提出联合运用广义有限元和传统有限元，在开挖边界附近和加锚区围岩采用高精度的广义有限元，在远离开挖区域岩体采用高效率的传统有限元，既改善有限元的计算精度，又提高有限元的计算效率，并探讨了广义有限元的程序实施细则。通过对若干算例及工程实例的计算，其结果表明广义有限元法的优越性，为地下工程开挖计算提供了一种合理的数值方法。     

三维有限元并行计算及其工程应用

针对水利工程中的人型复杂三维结构对大规模数值计算的需求，基于J—PCG方法(Jacobi预处理共轭梯度法)，建立了有限元EBE(element-by—element)方法和分布存储并行机上的计算算法。该算法不用考虑网格拓扑结构和单元的排序，同时小形成整体刚度矩阵，而且避免了对复杂的三维结构进行区域分解。采用上述算法编制了三维有限元并行求解的PFEM(parallel finite element method)程序，并在网络机群系统上实现，然后将其应用到二滩拱坝-地琏系统和水布娅地下洞室的三维有限元数值计算中。数值计算结果表明，三维有限元并行EBE方法非常适合于水利工程中三维复杂结构的人规模数值计算。     

Integration of General Sparse Matrix and Parallel Computing Technologies for Large–Scale Structural Analysis

Both general sparse matrix and parallel computing technologies are integrated in this study as a finite element solution of large–scale structural problems in a PC cluster environment. The general sparse matrix technique is first employed to reduce execution time and storage requirements for solving the simultaneous equilibrium equations in finite element analysis. To further reduce the time required for large–scale structural analyses, two parallel processing approaches for sharing computational workloads among collaborating processors are then investigated. One approach adopts a publicly available parallel equation solver, called SPOOLES, to directly solve the sparse finite element equations, while the other employs a parallel substructure method for the finite element solution. This work focuses more on integrating the general sparse matrix technique and the parallel substructure method for large–scale finite element solutions. Additionally, numerical studies have been conducted on several large–scale structural analyses using a PC cluster to investigate the effectiveness of the general sparse matrix and parallel computing technologies in reducing time and storage requirements in large–scale finite element structural analyses.     

Dynamic analysis of frames by a Rayleigh–Ritz based substructure synthesis method

This paper is concerned with the application of a Rayleigh–Ritz based substructure synthesis method to the dynamic analysis of N–story framed structures. The objective is to obtain an accurate and low-order dynamic model of the distributed structure. In this regard, a numerical example demonstrates that the analysis by means of the substructure synthesis method is superior to the one performed through the finite element method. To be specific, the speed of eigensolution convergence is higher with the former method.     

不同模量弹性力学问题研究进展

简述了不同模量弹性理论近二十年来的研究进展,总结了各种工程结构分别采用两种理论进行计算的结果,认为将不同模量弹性理论应用于某些工程构件的设计是符合实际情况的。还分析了解析解与数值解的差异,尽管有限元法对不同模量弹性力学问题的求解行之有效,但寻求其解析解仍然是解决某些具体问题的难点和目标。     

滩海桶形基础破坏机制及极限承载力分析研究

针对饱和软黏土地基上桶形基础结构,基于弹塑性极限分析中的上限法,建立了一种竖向荷载作用下桶形基础的极限分析模型。采用有限元数值分析解验证了所提出极限分析模型的可行性和有效性,进而,据此进行了一系列变动参数比较计算,以此对大量的计算结果进行了系统的分析,所得到的数值计算结果与分析结论为工程设计提供参考依据。     

岩石力学三维有限元分析的代数多重网格求解法

多重网格法是一种求解由偏微分方程边值问题所导出的代数方程组的快速算法，几何多重网格法存在某些缺陷，影响它的推广应用。采用代数多重网格法求解岩石力学三维有限元离散线性方程组，简要介绍代数多重网格三维粗网格形成方法与三维插值算子，利用研制的基于代数多重网格法的三维有限元程序进行一系列数值试验。结果表明：代数多重网格法求解各种复杂计算条件下岩石力学三维有限元方程时具有良好的收敛特性和较强的适应能力，计算效率远高于直接法求解器，为大规模岩土工程三维有限元分析提供一种快速有效的方法。     

栈桥式构筑物抗震性能动态离心模型试验的数值模拟

强震动条件下液化土同构筑物的相互作用问题具有非线性和复杂性等特点,基于动态土工离心模型试验应用有效应力动力有限元来研究,即应用非线性动力有限元FLIP解析土工离心模型试验结果,对比分析来再现建于液化土地基上的实际栈桥式基础在大地震下的破坏程度、状态和机制,取得了较好成果。     

单层空间网格结构抗连续倒塌的多尺度有限元模型分析

采用多尺度有限元模型对单层空间网格结构进行抗连续倒塌分析，综合了不同类型单元在有限元分析中的优点，有利于提高计算精度，合理确定不同类型单元之间的连接是确保其计算精度的关键。以两个单层空间网格结构的典型子结构拟静力试验结果作为校验，探讨了多尺度有限元模型在空间网格结构抗连续倒塌分析中的应用，提出了基于位移一致原则的不同尺度单元之间连接关系建立方法。以此为基础，完成了Kiewitt与Geodesic单层球面网壳的抗连续倒塌分析。研究结果表明：采用所提出的位移一致原则，连接界面与微观响应区域保持适当距离，可以得到结构计算的最优近似解；多尺度有限元模型在节约计算资源的基础上能够得到正确、合理的计算结果，采用刚性节点假定能够进一步减少模型的单元数量；多尺度有限元模型分析能够更为细致地显示局部应力分布，寻求网格结构失效的起始位置。此外，由多尺度有限元模型所建立的空心球节点，能较好地模拟结构的实际受力工况。     

SMW工法围护结构基坑变形实例分析

在深基坑工程施工中,变形预测的重要性越来越突出,以上海市中环线北虹路下立交工程基坑施工为例,采用杆系有限元方法对 SMW 工法围护结构的水平位移和弯矩分布进行了计算,并与实测值进行了比较分析。最后,提出了减小围护结构变形的施工措施,以期对基坑工程施工有所帮助。