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直下型地震作用下地下结构的动力响应分析

作 者: 欧阳燕青
导 师: 马石城
学 校: 湘潭大学
专 业: 结构工程
关键词: 地下结构 竖向地震 动力响应 有限元
分类号: TU352.11
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
下 载: 31次
引 用: 1次
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内容摘要


目前我国很多城市正在开展大规模的地下工程建设,其中很多工程建设在高烈度地区,地下结构的抗震设计也日益成为工程设计人员关心的重要问题。由于城市“直下型”地震在垂直、水平均有震幅,对城市的破坏性极大,而我国还没有独立的地下结构抗震设计规范,尤其是对水平和竖向地震如何定量的问题还没有明确的规定。因此本文选取地震作用下地下结构动力响应作为研究的课题,探讨地下结构的地震响应规律,为地下结构抗震设计提供参考依据。本文具体工作如下:(1)根据动力有限元分析理论,采用粘弹性人工边界,在计算软件ANSYS上建立合理的计算模型。(2)利用ANSYS的二次开发语言APDL编制了体系时程分析的程序段。讨论各种因素对地下结构动力响应的影响:水平地震和水平-竖向地震耦合作用下结构的动力响应,上覆土层厚度以及不同地震波对结构动力响应的影响。(3)对不同工况的计算结果进行对比研究,讨论地震作用下地下结构动力响应的特点及各种因素对其的影响,针对其响应特点提出一些地下结构抗震设计的参考建议通过对比分析结构在水平地震作用和水平-竖直耦合地震作用下动力响应可知:水平地震作用下,地下结构的角隅处相对应力集中,水平位移远大于竖向位移,结构位移基本呈整体协调运动。耦合地震作用下,竖向地震力的参与使得结构的应力反应峰值增大,改变了结构应力分布,顶板中部应力和竖向位移明显增大。同时也分析了结构埋深和不同地震波的输入对结构的动力响应有不同的影响。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第1章 绪论  8-13
  1.1 前言  8-9
  1.2 国内外地下抗震研究发展概况  9-10
  1.3 地下结构与地上结构地震反应比较及现有的设计方法  10-11
  1.4 本文的选题、主要工作及意义  11-13
    1.4.1 本文选题目的  11-12
    1.4.2 本文的主要工作  12
    1.4.3 本文工作的意义  12-13
第2章 地下结构动力分析的基本理论  13-29
  2.1 前言  13
  2.2 动力有限元法理论基础  13-15
    2.2.1 结构动力学方程  13-14
    2.2.2 结构自振特性的计算  14
    2.2.3 系统动力响应  14-15
  2.3 材料非线性问题的有限元分析  15-17
  2.4 结构的恢复力特性与模型  17-19
  2.5 阻尼理论  19-20
  2.6 土的动力计算模型  20-25
  2.7 地震波的选取、调整和模拟  25-29
    2.7.1 地震波的选取和调整  25-27
    2.7.2 人工地震波的模拟和分类  27-29
第3章 模型的建立及其在ANSYS 上的实现  29-37
  3.1 前言  29-30
  3.2 通用有限元程序ANSYS 简介  30-35
    3.2.1 建立有限元模型  30-32
    3.2.2 地基截取范围  32-33
    3.2.3 边界条件处理  33-34
    3.2.4 加载和求解  34-35
    3.2.5 参数化设计语言APDL  35
  3.3 计算参数及算例  35-37
第4章 地下结构动力响应分析  37-59
  4.1 前言  37
  4.2 计算内容及计算假定  37-38
  4.3 单向、耦合地震作用下浅埋地下结构的动力响应分析  38-47
    4.3.1 应力分析  39-43
    4.3.2 位移分析  43-44
    4.3.3 加速度分析  44-46
    4.3.4 小结  46-47
  4.4 不同埋深下结构的动力响应分析  47-51
    4.4.1 应力分析  47-49
    4.4.2 位移分析  49-50
    4.4.3 加速度分析  50-51
    4.4.4 小结  51
  4.5 不同地震波作用下结构的动力响应分析  51-57
    4.5.1 应力分析  52-54
    4.5.2 位移分析  54-56
    4.5.3 加速度分析  56
    4.5.4 小结  56-57
  4.6 震害分析  57-59
结论与展望  59-61
参考文献  61-63
致谢  63-64
附录A(攻读硕士学位期间所发表的学术论文)  64

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 特种结构 > 抗震动结构、防灾结构 > 耐震、隔震、防爆结构 > 抗震结构
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