土與結構動力相互作用的半解析方法

目錄

前言

第1章 緒論 1

1.1 工程背景與研究意義 1

1.2 土與結構動力相互作用的研究方法概述 2

1.3 結構基礎的振動阻抗研究 4

1.3.1 塊式基礎 4

1.3.2 樁基礎 8

1.4 上部結構動力響應研究 10

1.5 本書的主要內容 12

參考文獻 14

第2章 結構動力學基礎 19

2.1 振動的基本概念 19

2.1.1 振動的分類 19

2.1.2 振動分析的方法 21

2.2 離散系統(tǒng)的振動 22

2.2.1 單自由度系統(tǒng)運動方程 22

2.2.2 多自由度系統(tǒng)運動方程 23

2.2.3 動力時程分析數(shù)值方法 25

2.3 連續(xù)變形體的振動 26

2.3.1 連續(xù)變形體的描述及變量定義 26

2.3.2 彈性體的波動方程 29

2.3.3 伯努利-歐拉梁的橫向振動方程 30

2.3.4 鐵摩辛柯梁的振動方程 32

參考文獻 34

第3章 任意多個明置條形基礎的垂直振動阻抗研究 35

3.1 理論推導 35

3.1.1 模型介紹 35

3.1.2 彈性半空間垂直荷載的格林函數(shù) 37

3.1.3 任意多個淺基礎豎向振動阻抗 40

3.2 方法驗證 44

3.2.1 收斂性 44

3.2.2 算例驗證 45

3.3 參數(shù)分析 46

3.3.1 基礎應力分布 46

3.3.2 距寬比對相鄰基礎振動阻抗的影響 48

3.3.3 三個明置基礎的振動阻抗 49

3.4 本章小結 50

參考文獻 50

第4章 任意多個明置條形基礎的水平-搖擺耦合振動阻抗研究 52

4.1 理論推導 52

4.1.1 模型介紹 52

4.1.2 彈性半空間垂直荷載的格林函數(shù) 54

4.1.3 任意多個淺基礎豎向振動阻抗 55

4.2 方法驗證 60

4.2.1 收斂性 60

4.2.2 算例驗證 60

4.3 參數(shù)分析 63

4.3.1 基礎應力分布 63

4.3.2 距寬比對相鄰基礎振動阻抗的影響 65

4.3.3 三個明置基礎的振動阻抗 66

4.4 本章小結 67

參考文獻 68

第5章 基于錐體模型的明置塊體基礎阻抗簡化分析 69

5.1 靜力條件下的錐體模型參數(shù) 69

5.1.1 明置基礎錐體模型的平動靜剛度 70

5.1.2 明置基礎錐體模型的轉動靜剛度 71

5.1.3 靜力條件下錐體模型的縱橫比 72

5.2 基于錐體模型的明置基礎阻抗函數(shù) 73

5.2.1 平動錐體的阻抗函數(shù) 73

5.2.2 轉動錐體的阻抗函數(shù) 75

5.2.3 基于錐體模型的明置基礎阻抗函數(shù)簡化公式 77

5.3 算例分析 78

5.3.1 驗證算例 78

5.3.2 參數(shù)分析 80

5.4 本章小結 81

參考文獻 82

第6章 考慮雙剪切效應的成層土與單樁動力相互作用模型 83

6.1 模型介紹及基本假定 83

6.2 單樁水平振動解析解 84

6.2.1 振動控制方程及傳遞矩陣 84

6.2.2 樁底邊界條件及阻抗 88

6.2.3 樁身內力 89

6.3 與現(xiàn)存模型的比較 89

6.3.1 對比算例 89

6.3.2 樁基礎模型驗證 90

6.3.3 地基模型驗證 91

6.4 參數(shù)分析 92

6.4.1 樁身長徑比對振動阻抗的影響 92

6.4.2 邊界條件對振動阻抗的影響 93

6.4.3 土體剪切對振動阻抗的影響 94

6.4.4 土體成層性對振動阻抗的影響 95

6.4.5 無量綱頻率對樁身內力的影響 96

6.5 本章小結 97

參考文獻 98

第7章 基于雙剪切模型的成層土與群樁水平振動 99

7.1 模型介紹及基本假定 99

7.2 樁-土-樁動力相互作用因子 100

7.2.1 理論推導 100

7.2.2 算例驗證 107

7.2.3 參數(shù)分析 108

7.3 群樁振動及樁身內力 114

7.3.1 理論推導 114

7.3.2 算例驗證 116

7.3.3 參數(shù)分析 117

7.4 本章小結 120

參考文獻 121

第8章 基于切比雪夫復多項式的遞歸集總參數(shù)模型 122

8.1 切比雪夫多項式的定義 122

8.2 切比雪夫遞歸集總參數(shù)模型 123

8.2.1 基礎的動力柔度函數(shù) 123

8.2.2 切比雪夫復多項式分式的擬合 124

8.2.3 模型參數(shù)的確定 125

8.3 與現(xiàn)存模型的比較 127

8.4 模型的應用 129

8.4.1 不規(guī)則形狀的淺基礎 129

8.4.2 群樁基礎 132

8.4.3 相鄰基礎 136

8.5 本章小結 137

參考文獻 138

第9章 基于子結構法的土與建筑結構動力相互作用時域分析 139

9.1 理論推導 139

9.2 算例驗證 142

9.3 群樁基礎建筑結構的地震響應影響分析 144

9.3.1 地震作用下土與群樁基礎建筑結構的計算參數(shù) 144

9.3.2 土-群樁基礎動力相互作用模擬 146

9.3.3 考慮土與群樁基礎動力相互作用的建筑結構動力分析 147

9.4 本章小結 149

參考文獻 149

第10章 基于子結構法的土與帶隔板矩形渡槽結構動力相互作用時域分析 150

10.1 理論推導 150

10.1.1 模型介紹 150

10.1.2 水平晃動響應 151

10.2 土/基礎-渡槽-流體耦合模型 157

10.3 模型驗證 159

10.3.1 土-基礎集總參數(shù)模型 159

10.3.2 流體晃動等效力學模型 161

10.3.3 土/基礎-結構-流體耦合模型 162

10.4 參數(shù)分析 164

10.4.1 土體對體系自振頻率的影響 165

10.4.2 隔板對體系自振頻率的影響 166

10.4.3 隔板對結構響應的影響 168

10.4.4 土體對結構響應的影響 170

10.5 本章小結 171

參考文獻 172

第11章 基于子結構法的土與圓柱形儲液罐結構相互作用的時域分析 173

11.1 理論推導 173

11.1.1 模型介紹 173

11.1.2 動力響應 174

11.1.3 兩質點模型 178

11.1.4 三質點模型 179

11.2 土/基礎-儲罐-流體耦合模型 180

11.3 模型驗證 184

11.3.1 集總參數(shù)模型驗證 184

11.3.2 土/基礎-儲罐-流體耦合體系模型驗證 185

11.4 數(shù)值分析 188

11.4.1 自振特性分析 188

11.4.2 地震響應分析 190

11.5 本章小結 195

參考文獻 1952100433B

高效率的土與結構動力相互作用分析方法一直是工程抗震設計所迫切需要的?！锻僚c結構動力相互作用的半解析方法》詳細介紹了基于解析法的明置條形基礎、塊狀基礎、單樁基礎以及群樁基礎的振動阻抗研究成果，通過建立振動阻抗的等效遞歸集總參數(shù)模型，應用子結構法研究地基基礎上建筑結構、渡槽結構和儲液罐結構的動力學特性及其地震響應。

序

上篇 土與結構動力相互作用的理論基礎

第一章 緒論

1.1 土與結構動力相互作用的研究對象和內容

1.2 相互作用對土與結構系統(tǒng)動力特性的影響

1.3 無限域和人工邊界問題

1.4 土與結構動力相互作用的分析方法

1.5 土與結構動力相互作用研究的發(fā)展

1.6 本書的主要內容

參考文獻

第二章 土與結構動力相互作用的基本理論

2.1 巖土介質的動力性質及其力學模型

2.2 巖土介質和結構的動力學方程

2.3 動力學方程的位移勢函數(shù)分解

2.4 輻射條件和正規(guī)性條件

參考文獻

第三章 土與結構相互作用系統(tǒng)的動力學分析方法

3.1 動力學分析的解析方法

3.2 動力學分析的半解析方法

3.3 動力學分析的有限元方法

3.4 非線性動力問題的增量分析法

3.5 巖土介質一結構的耦合分析

參考文獻

第四章 自由場的波動

4.1 波動微分方程

4.2 自由場波動問題的解答及其物理意義

4.3 運動荷載下的自由場的反應

4.4 孔室對波的散射及動應力集中問題

4.5 不規(guī)則地面對波的散射

4.6 動力源作用下正交各向異性層狀半平面的響應

參考文獻

下篇 土與結構動力相互作用問題的解析分析

第五章 移動荷載下土體與結構的相互作用分析

5.1 爆炸行波下土體一地下室一管道體系的動力分析

5.2 橫觀各向同性地基上無限板的動力反應頻域求解

5.3 地下軌道交通系統(tǒng)的動力分析與抗振問題

參考文獻

第六章 土體與基礎的動力相互作用分析

6.1 剛性基礎對SH地震沖擊波的動力反應

6.2 樁基一平臺一地基一水流系統(tǒng)的動力反應分析

6.3 海洋平臺一群樁(柱)一地基系統(tǒng)的動力反應分析

參考文獻

第七章 地下結構與圍巖介質動力相互作用分析

7.1 系統(tǒng)基本方程

7.2 輸入波在柱面上和球面上的展開

7.3 圓柱結構與圍巖介質相互作用的平面問題解答

7.4 相鄰多個結構與圍巖相互作用分析的復變函數(shù)方法

7.5 映射函數(shù)的應用

7.6 結構與圍巖介質相互作用的空間問題解答

參考文獻

第八章 地基與結構系統(tǒng)地震響應的分叉與突變性

8.1 地基一結構系統(tǒng)地震響應的分叉與突變性

8.2 地基與結構系統(tǒng)地震響應的共振突變性分析

8.3 地基一滑動隔震結構地震響應的突變性分析

8.4 地基上多自由度非線性結構地震響應的共振突變性分析

參考文獻

第九章 土與結構動力相互作用的有限元解析及穩(wěn)定性問題

9.1 有限元模擬的人工邊界條件

9.2 離散網格中波動的頻散性及穩(wěn)定性問題

9.3 頻散性和穩(wěn)定性的改進

參考文獻

附錄

巖土介質與結構動力相互作用問題的研究以巖土動力學、結構動力學、固體力學、計算數(shù)學和電子計算技術等多個學科為基礎，探討巖土介質與結構動力耦合系統(tǒng)的數(shù)學模型、力學機理、耦合效應、界面特性和計算分析方法等眾多學術與技術問題，為結構工程、巖土工程、地下工程、防護和抗震工程等土木、水利工程領域的動力分析和動力可靠性設計提供理論基礎與分析方法，是一項涉及多個子學科領域并極富學術內涵且又具工程應用前景的科學研究。本書以結構工程和防護工程為主要應用背景，深入系統(tǒng)地介紹了巖土介質與結構動力相互作用的理論及工程應用。全書分為上、下兩篇。上篇為理論基礎，討論土與結構動力相互作用的基本理論及其分析方法；下篇為土與結構動力相互作用問題的解析分析與應用，介紹由解析法給出的巖土與結構動力相互作用的各類工程實例的新解。

本書主要是根據(jù)作者多年來在巖土介質與結構動力相互作用方面的研究成果撰寫而成的一本學術專著。書中的內容既包含嚴密的理論體系，又有豐富的工程分析實例，涉及本門學科領域許多難點和難題的研究以及處理這些問題的數(shù)學、力學技巧和方法。書中較全面地介紹了巖土介質與結構相互作用的動力模型以及動力耦合的力學機制和分析方法，對諸多動力相互作用分析的解析法、數(shù)值法和半解析法做了相當深度的論述，并討論了動力有限元法的頻散性、數(shù)值穩(wěn)定和收斂性問題，還提出了改進方法；對于一些復雜的數(shù)學概念，在保持嚴謹性的同時更力求闡明其物理內涵，這是十分難能可貴的。另一方面，作者把理論與工程應用緊密結合，解析地給出了動力相互作用問題各類工程實例的一系列新解，展現(xiàn)出靈活多變、多姿多彩的數(shù)學技巧；即使采用的是嚴謹?shù)慕馕龇椒?，在解決問題方面仍不失其一定的廣泛性。本書涉及平面和空間動力問題以及動力突變性問題，研究的結構包括淺基礎、樁基礎、地下結構、上部結構，涵蓋了圓形、方形、橢圓形、直墻拱等斷面結構以及相鄰多個任意斷面結構；在相互作用的介質屬性方面，包括了線性和非線性巖土介質、可壓縮水介質；系統(tǒng)輸入荷載包括了穩(wěn)態(tài)波和沖擊波、運動荷載、地震荷載、局部動力荷載等等。此外，書中還包含了不少較深入的理論成果，例如飽和土介質固一流耦合動力方程的勢函數(shù)分析、動力耗散系統(tǒng)的簡諧波疊加法、相鄰多體相互作用分析的Graf廣義公式、動力有限元法頻散性及數(shù)值穩(wěn)定性的改進方法等。同時，書中還給出了非常豐富的工程實例計算數(shù)據(jù)，這對理論的工程應用將發(fā)揮有益的作用。2100433B

圖書信息

樁：土-結構動力相互作用研究\孔德森，ISBN：9787502460297，作者：

2100433B