土-地下-地上结构动力相互作用分析

发布时间：2020-05-01 21:31

【摘要】：地下结构的地震动响应与地面结构存在着很大差异:地面结构动力响应主要由自身的惯性作用产生;而地下结构与周围土体的协同运动,会与周围土体产生较强的动力相互作用。因此,土与地下结构的相互作用会对地面结构的地震动响应产生较大的影响,由此产生的结构-土-结构相互作用使得地下结构与邻近建筑动力相互作用体系的地震动响应变得相当复杂。本文在分析总结前人研究成果的基础上,运用有限元软件ABAQUS对不同形式的地下结构以及地下结构与邻近地下(上)结构相互作用体系进行了数值模拟。对地下结构的地震动响应以及结构-土-结构相互作用的规律进行了研究,具体的内容总结如下:1.本文系统地对地下结构抗震以及结构-土-结构相互作用研究的数值模拟方法、振动台试验方法、解析方法进行了归纳和梳理。详细地介绍了地下结构地震响应数值模拟的方法,归纳了近些年来的研究成果,并且对研究现状进行了评述。2.本文简要介绍了有限元软件ABAQUS,动力求解方法中的显式隐式计算模块、粘性人工边界设置方法、土体弹塑性本构模型。并且采用ABAQUS进行了土层动力反应分析。3.本文选取了圆形隧道、单层两跨矩形地铁车站和两层三跨矩形地铁车站三种典型的地下结构建立了有限元模型,采用动力显式算法求解,分析了地下结构在地震荷载作用下的结构内力特点以及对周围土层地震波场的影响。4.本文选取了四种典型的地下结构与相邻地下(上)结构相互作用体系进行了有限元数值模拟:两个圆形隧道相互作用体系、两个矩形地铁车站相互作用体系、圆形隧道和矩形车站相互作用体系、矩形地铁车站和高层框架结构相互作用体系。通过对相互作用体系的地震响应分析结果和单一结构地震响应分析结果进行对比分析,研究得到结构-土-结构相互作用对结构内力分布的影响规律。并且分析了结构间距和场地条件对相互作用效应的影响。并且通过以上分析得到工程实践中相互作用时结构的不利截面和避让间距。
【图文】：

过成熟的数值计算方法进行问题求解；三是后处理模块，用户在这个模块中获自身需要的数据。作为有限元软件中的翘楚，ABAQUS 具有以下优点：（1）ABAQUS 相比于绝大多数软件而言，在通用分析 CAE 软件中必要的模块提供给用户的便利性都是相当好的。用户建模可以很直观的上手，从模何定义、材料定义到荷载边界定义均不复杂；（2）ABAQUS 的单元库非常丰富，在建立模型时可以通过多种方式对单元灵活的划分，必要的时候还能自定义单元的性质；（3）ABAQUS 的材料模型库非常完备，可以非常好的实现各种材料的力学，，必要的时候也可以通过二次开发用户端 UMAT/VUMAT 实现特殊材料性质户自定义。从典型的金属材料、高分子材料、磁体材料、超弹性材料、散粒体料以及各种流变材料等，均可以通过 ABAQUS 实现。（4）ABAQUS 的主求解器模块并不是单一的，而是针对动力学数值计算中式算法和隐式算法分别给出了出了ABAQUS/ Explicit和ABAQUS/Standard模使得 ABAQUS 的力学分析能力不再局限于单体的分析，在进行多物理场分析能全面，分析能够上升到系统级。

2.3 ABAQUS 中的粘性人工边界图 2-2 为人工边界条件的示意图；利用人工边界条件可以使近场波动问题离散化，便由此简化为偏微分方程的初边值问题。
【学位授予单位】：中国地震局工程力学研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU435

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 温卫平;籍多发;翟长海;;地下结构抗震课程教学实践与探索[J];教育教学论坛;2019年24期

2 蔡勇;;浅析结构抗震与地下结构抗震[J];建材与装饰;2018年24期

3 徐郁峰;蔡应杰;;超长地下结构裂缝产生原因及防治措施探讨[J];山西建筑;2017年01期

4 佟艳英;;地下结构的地震震害及其影响因素研究[J];中国石油和化工标准与质量;2017年17期

5 李光新;李旭鹏;;超长地下结构防水板渗漏原因分析[J];低温建筑技术;2017年09期

6 尚蓉;;大型地下结构泄排水减压抗浮控制方法分析[J];赤峰学院学报(自然科学版);2016年13期

7 王永丽;;地下结构裂缝产生的原因之浅析[J];黑龙江科技信息;2010年02期

8 张国才;;坡地地下结构浮力计算方法的研究[J];水运工程;2010年10期

9 胡振瀛,刘洁;地下结构的设计与施工[J];地下空间;1998年03期

10 林皋,梁青槐;地下结构的抗震设计[J];土木工程学报;1996年01期

相关会议论文 前10条

1 曹洪;潘泓;骆冠勇;;地下结构减压抗浮研究与工程应用[A];广东省岩土力学与工程学会成立30周年纪念暨学术报告会报告集[C];2016年

2 杨巍;;地下结构渗漏综合治理探讨[A];防水工程与材料《会讯》第2期（总115）[C];2010年

3 李长青;戚承志;罗健;;地下结构埋深对结构自身响应的影响分析[A];防灾减灾工程学报2011第31卷增刊[C];2011年

4 李传涛;马瑞强;;有汽车地面超载的地下结构挡墙设计[A];第九届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2009年

5 ;《地下结构》一书“前言”的有关部分(摘引)[A];盛世岁月——祝贺孙钧院士八秩华诞论文选集[C];2006年

6 戚承志;陈灿寿;陈剑杰;钱七虎;王明洋;;长形大截面地下结构的横向自由振动方程[A];第2届全国工程安全与防护学术会议论文集（下册）[C];2010年

7 宋二祥;;地下结构的有限元分析[A];第一届海峡两岸隧道与地下工程学术与技术研讨会论文集（上册）[C];1999年

8 崔京浩;崔岩;陈肇元;;地下结构抗浮[A];第八届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅰ卷）[C];1999年

9 周奎;胡孔国;宋启根;;地下结构锚注支护大变形数值分析[A];第八届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅰ卷）[C];1999年

10 袁勇;;地下结构高性能计算的挑战[A];首届工程设计高性能计算（HPC）技术应用论坛报告集[C];2007年

相关重要报纸文章 前9条

1 本报记者 张家华 杨彩华;天府国际机场航站楼基础和地下结构基本完成[N];成都日报;2019年

2 记者 孙晓云　张彤;新机场航站楼地下结构全面完成[N];云南日报;2009年

3 记者 刘宇鑫　实习生 李山;紧邻楼房施工须有安全保证[N];北京日报;2009年

4 吕志雄;治塌陷不能只是“剪箭竿”[N];河南日报;2014年

5 “新华视点”记者 姜亮 魏莘 陆欢;“郑州路脆脆”病因初查明 “到底谁担责”仍然说不清[N];新华每日电讯;2014年

6 魏婷;减少道路开挖 统筹规划需走在前面[N];兰州日报;2014年

7 ;“地下”不安 何以安“地上”？[N];人民政协报;2014年

8 记者 耿诺;开发商被禁直接收取售房款[N];北京日报;2013年

9 本报记者 李阿珊;科学 让首特成为首都之“特”[N];中华建筑报;2006年

相关博士学位论文 前10条

1 庄海洋;土—地下结构非线性动力相互作用及其大型振动台试验研究[D];南京工业大学;2006年

2 鲍鹏;可变形离散元法及其在地下工程中的应用[D];天津大学;2005年

3 何涛;地下结构随机荷载反演与可靠性分析研究[D];同济大学;2007年

4 王剑晨;城市暗挖隧道穿越既有地下结构的力学响应及其控制[D];北京交通大学;2014年

5 赵冬冬;城市地铁地下结构地震反应的试验研究与数值模拟[D];清华大学;2013年

6 孙海峰;地下结构地震破坏机理研究[D];中国地震局工程力学研究所;2011年

7 王文沛;浅埋地下结构地震反应分析及设计方法研究[D];北京工业大学;2012年

8 王璐;地下建筑结构实用抗震分析方法研究[D];重庆大学;2011年

9 李向前;墙体非稳态传热计算方法适应性及地下结构传热特性分析与研究[D];湖南大学;2011年

10 李芳成;地下结构可靠性广义特征与应用研究[D];山东科技大学;2003年

相关硕士学位论文 前10条

1 张子涵;关于合肥地区地下结构抗浮作用的研究[D];合肥工业大学;2019年

2 贺杰;既有地下结构共墙的深基坑变形控制技术研究[D];上海交通大学;2017年

3 李纵横;土-地下-地上结构动力相互作用分析[D];中国地震局工程力学研究所;2019年

4 徐琨鹏;地下结构拟静力抗震分析方法及推覆试验研究[D];中国地震局工程力学研究所;2019年

5 Olivier Demeijer;邻近地下结构的深基坑变形特性及其控制研究[D];上海交通大学;2018年

6 黄超群;考虑土与结构相互作用下的地下结构反应位移法和结构破坏模式研究[D];北京交通大学;2018年

7 沈Pr然;地下结构动力模型及地震响应参数影响研究[D];北京建筑大学;2018年

8 陈泓宇;场地条件及上部建筑对地下结构地震响应的影响[D];广州大学;2018年

9 余玉琴;地下结构与地表结构地震响应相互影响机理研究[D];武汉理工大学;2016年

10 陈超;地震作用下邻近既有建筑（群）对地铁地下结构动力响应的影响研究[D];华中科技大学;2018年

本文编号：2647082