基于完全耦合理論的飽和土地基上結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)研究.pdf

1、在巖土工程動(dòng)力問題研究中，飽和地基地震液化問題仍是當(dāng)前一個(gè)重要的研究課題，也是研究的難點(diǎn)。由于影響地基液化因素很多，人們對(duì)地震液化的認(rèn)識(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，特別是當(dāng)和不同的結(jié)構(gòu)的結(jié)合，使問題變得更加復(fù)雜化。另外，隨著城市地鐵和高速鐵路的發(fā)展，高頻移動(dòng)荷載引起環(huán)境振動(dòng)問題日益突出。目前關(guān)于環(huán)境振動(dòng)問題研究中，大多將土體視為單相介質(zhì)，沒有考慮土體中孔隙水對(duì)波的傳播的影響。本文基于Biot動(dòng)力固結(jié)理論，開發(fā)了一個(gè)新的水土耦合動(dòng)力有限元計(jì)算程序，并以此

2、程序?yàn)槠脚_(tái)，研究飽和可液化地基上堤壩為代表的地面結(jié)構(gòu)和地鐵車站為代表的地下結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)，同時(shí)對(duì)飽和土中地鐵運(yùn)行引起環(huán)境振動(dòng)問題進(jìn)行探討。全文的主要研究內(nèi)容如下：
　　 1.基于Biot動(dòng)力固結(jié)理論，對(duì)固相和液相分別采用有限元法和有限差分法進(jìn)行離散，推導(dǎo)了兩相體耦合動(dòng)力有限元方程，開發(fā)了水土耦合動(dòng)力有限元計(jì)算程序，并在程序中成功加入了應(yīng)力誘導(dǎo)各向異性彈塑性模型。通過算例分析，并與解析解和實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較，驗(yàn)證了程序的正確性和可靠性。

3、在有限元前處理方面，開發(fā)了與通用軟件Hypermesh對(duì)接的接口程序，可以將Hypermesh的模型直接轉(zhuǎn)換為計(jì)算程序的輸入文件。
　　 2.采用完全耦合動(dòng)力有限元方法研究了飽和可液化地基上堤壩地震響應(yīng)。詳細(xì)分析了地震作用下飽和地基和堤壩體系的超孔壓，變形和加速度響應(yīng)，揭示了其地震響應(yīng)力學(xué)機(jī)理；討論了庫區(qū)水位變化、防水措施和壩后壓重平臺(tái)對(duì)堤壩地震響應(yīng)的影響規(guī)律，并對(duì)多次地震作用下可液化地基上堤壩的動(dòng)力特性進(jìn)行了探討，得到了震動(dòng)歷

4、史對(duì)堤壩地震響應(yīng)影響規(guī)律。
　　 3.采用完全耦合動(dòng)力有限元方法研究了飽和可液化地基中地鐵車站地震響應(yīng)。詳細(xì)分析了地震作用下飽和土超孔壓、地基土體與結(jié)構(gòu)的變形以及地下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力響應(yīng)，揭示了地震液化引起地下結(jié)構(gòu)上抬的機(jī)理，討論了可液化土層厚度、可液化土體初始狀態(tài)參數(shù)、下臥土層模量、地震加速度、地下水位及基底加固措施對(duì)地下結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的影響。研究結(jié)果可為地下結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)提供理論參考。
　　 4.采用水土耦合分析方法研究了飽