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考虑水-饱和土场地-结构耦合时的沉管隧道地震反应分析 总被引：6，自引：0，他引：6
用理想流体介质模拟水层、流体饱和多孔介质模拟饱和土地层,在理想流体介质与流体饱和多孔介质相连接边界的连续条件基础上,结合已有的对理想流体介质、流体饱和多孔介质进行动力反应分析的显式有限元方法,开考虑地层与结构的动力相互作用,建立了进行水与场地、结构耦合动力分析的方法。利用该方法对沉管隧道的地震响应进行了研究,重点分析了水深、地质条件等因素对沉管隧道地震反应的影响,并从中得出了一些可供相关人员进行沉管隧道抗震分析时参考的结论。 相似文献
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强地震作用下,饱和土体将进入非线性,有必要考虑非线性饱和土的地震响应以及非线性饱和土-结构相互作用问题。本文采用Biot饱和多孔介质模型,基于不规则加卸载准则的修正Davidenkov模型来描述近场区域内饱和土骨架的非线性特性,并采用集中质量显式有限元方法进行分析;远场区介质假定为线弹性饱和多孔介质,通过多次透射人工边界进行模拟;结构采用Newmark隐式时步积分方法进行分析。通过自编程序实现了非线性饱和土体的地震反应分析以及非线性饱和土-基础-结构相互作用分析。通过算例,对比分析了土体非线性对饱和土体、基础和结构反应的影响。 相似文献
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推导出了分析二维粘及弹性场地地形对地震动影响的显式有限元-有限差分方法．这一方法中，首先利用人工边界及有限元离散方法，给出问题分析的有限元离散网格计算力学模型，并利用一种类似于差分方法的有限元方法，建立局部网格节点的动力方程，而后利用笔者提出的有阻尼体系动力方程求解的显式差分格式，及推广的多次透射边界公式，给出网格节点运动量计算的时域显式逐步积分公式．利用计算机程序实现这一方法的计算具有所需计算机内存量小及计算时间量小的优势，而且，这一方法适用于任意地形情况，具有较高的计算精度及较好的计算稳定性． 相似文献
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针对我国西部水利工程结构面临的地震安全问题，特别是混凝土高拱坝的抗震安全设计，以小湾水电站混凝土高拱坝为研究对象，进行了库水-淤砂层-坝体-坝基体系的耦合动力分析，同时考虑了复杂的坝基地形、正常蓄水位的库水以及常年运行而堆积的淤沙层的影响。主要内容有：(1)基于传递矩阵法及二维有限元，实现了复杂峡谷地形的自由场计算；(2)基于水-饱和多孔介质-固体的统一计算框架，实现了库水-淤沙层-坝体-坝基体系的三维地震响应分析算法。最后，分别以脉冲波和地震波作为输入，探讨了小湾拱坝的地震响应规律及库水淤沙层对拱坝地震响应的影响。结果表明：坝体顶部中心区域会承受较大的拉、压应力；而库水底部淤砂层对坝体的位移及应力影响并不显著。 相似文献
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在大坝地震响应分析中如何考虑淤砂层,以及淤砂层对大坝的地震响应影响如何,是目前混凝土坝抗震分析和设计中需要进一步研究的问题。将库水-淤砂层-坝体-坝基动力相互作用当做波动散射问题,采用广义饱和多孔介质统一计算框架分析库水(流体)、淤砂层(饱和多孔介质)、坝体与坝基(固体)间的耦合。研究了一种考虑库水可压缩性与淤砂层影响的库水-淤砂层-坝体-坝基动力相互作用的高效分析方法,并通过自编程序实现了该方法。以Koyna重力坝为对象,以脉冲P波和SV波为输入,给出了库水-坝体-坝基体系不同时刻的波场快照,分析了其波场特征。设计了不同淤砂层厚度的4种工况,对比分析了4种工况下坝体的位移、加速度和最大应力,研究结果表明：库底淤砂层对坝体位移影响很小,但对坝体各点加速度和最大应力有减小作用,并且随着淤砂层厚度的增加,作用会增强。 相似文献
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地下固体介质弹性模量是固体地球定量表征的重要参数,是探测地球内部结构、地下流体分布、设计合理工程方案的关键之一.本文首先简要分析常用的流体饱和孔隙介质岩石物理模型,在此基础上通过数值计算,详细讨论了流体饱和多孔介质等效弹性模量对固体基质、孔隙度、孔隙结构和孔隙流体的敏感性,探讨了利用等效介质弹性模量反演固体基质弹性模量的可行性,建立了固体基质弹性模量的非线性方程系统,提出了该方程系统的数值迭代求解方法,并通过对三类岩石样本实验室测量数据的反演和结果分析,验证了方法的有效性.文中同时通过不同条件下对实验数据的反演,探讨了孔隙结构、孔隙流体和等效介质弹性模量对反演效果的影响,为方法的合理有效应用提供依据. 相似文献
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海域场地地震响应分析是确定海洋工程结构抗震设计地震动输入的重要环节。然而,针对海水、饱和土、基岩之间的流固耦合分析,目前一般通过对3种介质方程进行离散,然后整体求解或分区耦合求解的方式进行,过程复杂而低效。因此,大规模海域场地地震反应分析仍是一个挑战性问题。本文基于流固耦合统一计算框架求解海域近场波动问题,采用透射边界模拟无限域,通过将海水和基岩视为孔隙率分别等于1和0的广义饱和多孔介质,使得海水、饱和土、基岩之间的相互耦合可在统一计算框架中实现,避免不同介质求解器之间的数据交换。采用集中质量显式有限元并行计算,不同进程之间采用MPI进行数据交换,提高计算效率;采用逐元技术,按单元类别存储单元刚度,大大节省了内存,便于大规模计算。通过自编程,输入界面高程数据和材料参数,实现建模-自由场-三维地震动模拟全流程自动化。以东京湾为例,使用该方法和程序在超级计算机上模拟SV波垂直入射时的地震响应,证实了该方法用于三维大规模海域地震波场模拟的高效性和可行性。 相似文献
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In this paper,an explicit finite element method to analyze the dynamic responses of three-medium coupled systems with any terrain is developed on the basis of the numerical simulation of the continuous conditions on the bounda-ries among fluid saturated porous medium,elastic single-phase medium and ideal fluid medium.This method is a very effective one with the characteristic of high calculating speed and small memory needed because the formulae for this explicit finite element method have the characteristic of decoupling,and which does not need to solve sys-tem of linear equations.The method is applied to analyze the dynamic response of a reservoir with considering the dynamic interactions among water,dam,sediment and basement rock.The vertical displacement at the top point of the dam is calculated and some conclusions are given. 相似文献
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淤积泥砂对水平地运动作用时刚性坝面动压力的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
文章基于固体介质，流体介质，液固两相饱和介质的时域显示有限元波动分析方法，研究了可压缩库水条件下淤积泥砂对水平地运动作用时刚性坝面上动压力的影响，研究中分析了作为两相介质处理的淤积泥砂的饱和度、厚度、渗透系数和孔隙率对坝面动压力的影响，还比较了作为流程两相介质，单相固体介质、单相重流体介质处理的不同淤积泥砂层模型间的计算结果差异。 相似文献
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陈江 《地震工程与工程振动》2010,30(2)
基于接触非线性有限元模型,以锦屏一级拱坝为例,库水分别采用附加质量模型、可压缩流体有限元模型、不可压缩流体有限元模型计算了正常蓄水位及运行低水位时坝体的动力响应,结果表明:库水模型对拱坝动力响应有较大影响,随库水深度的增大,各模型计算结果差异增大;相比于流体可压缩模型,采用不可压缩流体模型所得动力响应普遍偏大;运行低水位工况,由于静水压力减小导致拱效应减弱,从而降低了拱坝的整体性,因此运行低水位工况各缝开度普遍高于正常蓄水位工况,且其拉应力范围较大,因此,运行低水位工况将对抗震设计起控制作用。 相似文献
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以复杂地质条件的西藏高原地区旁多水电站实际工程为背景,探讨了有限元法与无限元法在深覆盖层悬挂式防渗墙土石坝结构非线性动力分析中的差异,分析和比较了无限元法和有限元法在西藏高原旁多水电站土石坝结构三维模型地震动响应的计算结果,验证了引入无限元法模拟西藏高原地区地基中复杂地质条件下的无限域或半无限域问题的可靠性和精确性。结果表明:在西藏高原地区复杂地质条件下,无限元法相比有限元法能量弥散现象较为明显。通过分析得到了西藏高原具有深覆盖层坝体结构地震动响应的规律性分析结果,为无限元法在西藏高原地区此类工程中的应用提供参考。 相似文献
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本文探讨了筑坝堆石料的空间变异性对土石坝坝坡动力稳定性的影响。以新疆某在建高面板堆石坝为例,在蒙特卡洛法的框架下,采用基于局部平均细分法的随机有限元法模拟考虑筑坝堆石料空间变异性时土石坝的地震响应及坝坡滑移情况,通过对比随机有限元法和常规确定性有限元法的计算结果,提出:在地震动作用下,考虑筑坝材料空间变异性时,坝坡滑动体的数量、规模以及滑移量和滑动历时都有不同程度的增大,因而坝坡整体危险程度显著高于不考虑材料空间变异性的情况。坝坡各项动力安全性指标对筑坝材料空间变异性非常敏感;因而,考虑筑坝材料空间变异性时,各项安全性指标的离散性较大。 相似文献
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Different procedures are compared for the three-dimensional seismic cracking analysis of gravity and arch dams during strong earthquakes. The fracture procedures include the extended finite element method with cohesive constitutive relations, crack band finite element method with plastic-damage relations, and the finite element Drucker−Prager elasto-plastic model. These procedures are used to analyze the nonlinear dynamic response of Koyna dam to the 1967 Koyna earthquake and the seismic cracking of the Dagangshan arch dam subjected to design earthquake. The cracking process and profiles of the two dams using the three different procedures are compared. The applicability and the suitability of the three procedures for seismic cracking analysis of gravity and arch dams are discussed. 相似文献