用新离散单元法分析混凝土重力坝的地震响应

介绍了一种新离散元列式法,并利用三节点三角形离散单元对地震荷载作用下混凝土重力坝的动力响应进行了计算机模拟,质点的动力方程采用显式中心差分法求解,几何非线性通过采用Green应变计算公式来考虑,阻尼采用Rayleigh模型,材料矩阵采用线性弹性模型,单元间接触力用有限元列式进行计算。文中给出的数值算例表明该方法具有与相同单元的有限元法精度相当,程序编制容易,占用内存小,具有一定工程应用价值。     

岩质边坡动力稳定安全评价方法研究

提出了在采用不同的降强倍数对抗剪强度进行折减后进行静力有限元分析的基础上,再进行动力有限元计算的岩质边坡动力稳定安全评价方法。以在地震荷载作用下,边坡处于临界稳定状态时的降强倍数定义为动力稳定安全系数。通过对一个岩质边坡实例的分析,说明了采用有限元法对岩质边坡进行动力稳定评价的实施过程。分析中地震波作用在人工边界上,采用粘性辐射边界避免地震波在边界的反射现象。     

离散元-边界元动力耦合模型在地下结构动力分析中的应用

利用离散元 边界元耦合模型对溪洛渡工程地下厂房洞室群静、动力响应进行了分析，对离散元模拟地下结构的一些问题进行了探讨，得到了一些结论：离散元模型能够很好地模拟地下洞室群的变形，通过与边界元的耦合，可以模拟辐射阻尼的影响，由于辐射阻尼的影响，地下洞室群的地震响应比地面结构小很多。     

离散元—边界元动力耦合模型在地下结构动力分析中的应用

利用离散元－边界元耦合模型对溪洛渡工程地下厂洞室群静，动力响应进行了分析，对离散元模拟地下结构的一些问题进行了探讨，得到了一些结论：离散元模型能够很模拟地下洞室群的变形，通过与边界的耦合，可以模拟辐射阻尼的影响，由于辐射阻尼的影响，地下洞室群的地震响应比地面结构小很多。     

某水电站进水口塔基边坡地震动力响应分析

利用Midas/GTS岩土工程有限元软件对某电站进水口边坡在塔基荷载作用下的地震动力响应进行了分析。介绍了运用Midas/GTS进行地震动力分析的方法、边界输入、加速度时程合成以及阻尼的确定等。     

高阻尼橡胶隔震渡槽的设计和动力性能研究

以南水北调工程为背景,运用高阻尼橡胶隔震技术,并借鉴建筑与桥梁相关规范及设计经验对某渡槽进行隔震设计.采用Housner模型建立渡槽流固耦合有限元动力模型,分析隔震渡槽的的动力特性和地震响应.结果表明:隔震后结构前三阶振型均为隔震振型;采用高阻尼橡胶支座隔震和铅芯橡胶支座隔震渡槽的结构振型一致,自振频率基本相同;地震动特性对地震响应结果影响很大,当地震波特征频率与结构基频越相近时,槽身和支座响应越大,采用隔震支座效果越明显;三向地震动输入下,隔震渡槽各部位响应峰值可供设计时参考.     

室内动力模型试验中辐射阻尼效应的模拟

在评价大型结构的地震响应时，基础的辐射阻尼效应必须以适当的方法计入。本文研究在室内振动台动力模型试验中应用阻尼边界对辐射阻尼效应的模拟方法。通过利用黏滞液体的剪切黏性形成人工边界切向边界阻尼，实际阻尼系数易于调整控制。对于法向边界阻尼的影响，通过对试验模型的数值模拟对比计算进行了论证。结果表明，在仅施加切向边界阻尼的条件下，就能够消耗大部分由边界外传的能量，是可行的模型制作方案，大大降低了试验模型制作难度。     

基于OpenSees的二维黏弹性边界单元开发及应用

基于有限元开源软件OpenSees开发了二维黏弹性边界单元VS2D2Bar,采用数值算例验证了该二维黏弹性边界单元在程序实现上的正确性,并将其应用于重力坝地震响应分析。重力坝算例分析结果表明:与固定边界无质量地基模型相比,采用黏弹性边界单元分析得到的坝体动力响应峰值大幅度减小,在重力坝的地震响应分析中必须考虑无限地基辐射阻尼效应的影响;OpenSees适用于重力坝地震响应分析,编程开发和调试工作量较小,易于在复杂水工结构的静动力分析研究中推广应用。     

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。     

穿黄隧洞抗震安全分析

南水北调中线穿黄工程是一期总干渠的关键性工程,其抗震安全备受关注。本文采用动态三维有限元方法,分析研究穿黄隧洞北岸竖井及相邻隧洞段的地震响应。分析中采用等价线性法计入基础土体在地震动作用下的模量下降及阻尼增加变化。分析计算模型包含竖井和隧洞结构以及结构周边一定范围的土体以有效模拟土体与结构间的动力相互作用,同时,计算模型采用阻尼边界模拟有限土体以外地基的辐射阻尼效应、采用非线性接触算法模拟隧洞管段间在地震时的开合与错动。分析结果显示,由于竖井和隧洞结构的显著差异,靠近竖井的隧洞接缝在地震中较易发生张开与错动,应予以高度重视,采取必要的抗震措施。分析研究结果为穿黄隧洞竖井段抗震安全评价提供科学依据。     

流体－固体介质中瑞利波特性

本文应用解析法和有限单元法研究了流体－固体介质中平面瑞利波波速度弥散性及位移分布规律．利用有限单元法推导了液体介质中平面瑞利汉传播的单元刚度矩阵和质量矩阵，以及利用解析法获得了半无限层提供的边界力．结合文献（１）给出的固体介质中有限单元刚度矩阵和质量矩阵，本文得到了流体－固体介质中瑞利弥散特征方程和位移计算公式．     

饱和土层中瑞利波的传播特性

本文基于Biot提出的饱和多孔介质的弹性波动方程，导出饱和土层中瑞利波弥散特征方程，并由此分析了瑞利波的弥散特性和位移分布规律。结果表明，饱和土(有渗流)的瑞利波弥散曲线与饱和封闭系统(无渗流)相差很小，可利用饱和封闭系统情况来研究和分析饱和土中瑞利波特征以及现场所测瑞利波弥散曲线。饱和土层中瑞利波的有效传播深度约为1.5倍波长。     

不同边界条件下非饱和土地基中的Rayleigh波传播

地球表面绝大部分土层并非处于完全饱和状态,故采用传统的饱和土两相介质理论进行动力学分析时,计算结果往往与实际情况不符。针对这一客观问题,以非饱和土为研究对象,在三相孔隙介质波动理论的基础上开展了非饱和土体半空间中Rayleigh波的弥散特性研究。分别考虑了两种不同的边界条件:(a)不透水不透气地基边界;(b)透水透气地基边界。根据边界条件及相关的本构关系式,推导出相应Rayleigh波的弥散方程,再通过Newton-Raphson法进行数值求解。最后讨论了在不同边界条件下,非饱和土地基表面附近Rayleigh波的弥散特性受到地基土饱和度、频率以及土体固有渗透系数的影响。计算结果表明:在两种边界条件下Rayleigh波的传播均受到地基土饱和度变化的影响。并且,频率及渗透系数在不同边界条件下对Rayleigh波特性的影响明显不同。     

动水压力波高阶双渐近时域平面透射边界I:理论推导

为了准确模拟地震引起的动水压力波在半无限水库中传播引起的辐射阻尼,基于比例边界有限单元法构造了高阶双渐近时域平面透射边界。首先将描述半无限水库的连续波动方程转化为半离散的比例边界有限单元方程,然后通过特征模态变换将以动力刚度矩阵形式表达的控制方程解耦,获得模态动力刚度的连分式解答,再引入辅助变量将透射边界在频域的动力刚度表达等效为一个高阶矩阵方程,对其施加傅立叶逆变换后即得到时域透射边界条件。频域模态动力刚度的计算结果表明：该双渐近透射边界可以在全频范围内迅速逼近准确解,具有良好的收敛性能。     

冲击回波法检测混凝土内部缺陷的有限元仿真分析

为了探究混凝土结构在瞬时冲击荷载作用下的响应特征以及应力波在混凝土介质中的传播规律和影响因素,进一步完善冲击回波法检测理论和提高混凝土缺陷检测与识别精度,基于ADINA有限元分析软件,设计构建了一系列有缺陷和无缺陷的混凝土板结构有限元模型,运用动力有限元分析理论,对混凝土结构冲击回波响应特征以及弹性应力波传播的动力学特征进行数值仿真分析。结果显示:混凝土板内有缺陷存在时,板厚对应频率均向低频漂移,且方形空洞比圆形空洞引起的漂移量稍大;当缺陷埋深超过缺陷横向尺寸3倍以上时,分析结果的偏差会陡然增大;对埋深小于10 cm的浅表层缺陷,其偏差值较大。结果表明,有限元仿真分析直观地展现了应力波在混凝土介质中的动态传播过程以及波场与缺陷体相互作用的规律,仿真分析结果与应力波传播基本理论及物理模型试验结果基本一致,验证了本有限元模型的合理性以及数值仿真分析方法的适用性和可行性。     

瞬态瑞雷波法在瀑河水库工程中的应用简

瑞雷波勘探技术被广泛地应用于工程勘察中,该方法分为稳态瑞雷波法和瞬态瑞雷波法两种。稳态瑞雷波法因其配备一套稳态的激震设备,价格昂贵,全套设备很笨重,使这种技术的应用和推广受到一定的限制,然而瞬态瑞雷波法技术因其设备价格较为合理,整套设备便于移动,具有野外采集方便、快捷、浅层分辨率高的特点,越来越受到工程勘察界的重视。本文阐述了瞬态瑞雷波勘探技术在瀑河水库除险加固工程中的应用效果。     

利用有限元分析软件进行烟囱地震反应分析

为研究烟囱在地震作用下的动力特性和地震反应,应用有限元分析软件,对天津某钢厂150 m钢筋混凝土烟囱进行模拟分析。分析结果表明,在罕遇地震作用下,烟囱顶部位移的时程反应比多遇地震增加显著,其烟囱顶部加速度有明显动力放大效应;结构的变形到达峰值的时刻随着阻尼比的增大,烟囱顶点位移达到峰值的时间有提前的趋势;在双向地震波同时输入时,Y方向的位移分量、速度分量和加速度分量增加显著,而X方向基本没有变化。烟囱阻尼比和二维地震波参数变化对烟囱地震反应的影响较为明显。     

尾矿粉土动力变形特性试验研究

采用GDS动三轴试验仪,对某尾矿坝的尾矿粉土筑坝料进行了动模量与阻尼比试验,研究了尾矿粉土的动应力-动应变特性,分析了围压和固结比对最大动剪切模量、动剪切模量比和阻尼比的影响,并基于沈珠江动力本构模型,提出了可以将固结比影响归一化的最大动剪切模量和模量衰减的修正公式。试验结果表明:随着围压和固结比增大,尾矿粉土的动弹性模量增大,阻尼比减小;随着动应变的增大,动剪切模量比逐渐减小,阻尼比变大;该修正公式可以将固结比和围压对最大动剪切模量和模量衰减的影响归一化,能较准确地反映尾矿粉土的动力变形特性。     

衬砌厚度对地下交叉隧道地震响应的影响

以某地下立体交叉隧道结构为例,探讨了不同方向相同地震波分别激励下衬砌厚度对该类结构动力响应的影响。依据土与结构动力相互作用理论,针对切片的二维计算模型对地下隧道结构进行抗震分析不能完整体现结构地震响应规律的不足,应用有限元软件ADINA建立了土-地下立体交叉隧道群三维整体有限元计算模型,对该地下结构进行了地震时程分析。计算结果表明:衬砌厚度增加,结构位移与应力响应有所减小,加速度响应有所增加,且影响程度不一。计算结果可为类似结构抗震设计提供必要依据。