土與結(jié)構(gòu)動(dòng)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(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用的研究方法概述 2

1.3 結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的振動(dòng)阻抗研究 4

1.3.1 塊式基礎(chǔ) 4

1.3.2 樁基礎(chǔ) 8

1.4 上部結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)研究 10

1.5 本書的主要內(nèi)容 12

參考文獻(xiàn) 14

第2章 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 19

2.1 振動(dòng)的基本概念 19

2.1.1 振動(dòng)的分類 19

2.1.2 振動(dòng)分析的方法 21

2.2 離散系統(tǒng)的振動(dòng) 22

2.2.1 單自由度系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程 22

2.2.2 多自由度系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程 23

2.2.3 動(dòng)力時(shí)程分析數(shù)值方法 25

2.3 連續(xù)變形體的振動(dòng) 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(dòng)方程 29

2.3.3 伯努利-歐拉梁的橫向振動(dòng)方程 30

2.3.4 鐵摩辛柯梁的振動(dòng)方程 32

參考文獻(xiàn) 34

第3章 任意多個(gè)明置條形基礎(chǔ)的垂直振動(dòng)阻抗研究 35

3.1 理論推導(dǎo) 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(gè)淺基礎(chǔ)豎向振動(dòng)阻抗 40

3.2 方法驗(yàn)證 44

3.2.1 收斂性 44

3.2.2 算例驗(yàn)證 45

3.3 參數(shù)分析 46

3.3.1 基礎(chǔ)應(yīng)力分布 46

3.3.2 距寬比對(duì)相鄰基礎(chǔ)振動(dòng)阻抗的影響 48

3.3.3 三個(gè)明置基礎(chǔ)的振動(dòng)阻抗 49

3.4 本章小結(jié) 50

參考文獻(xiàn) 50

第4章 任意多個(gè)明置條形基礎(chǔ)的水平-搖擺耦合振動(dòng)阻抗研究 52

4.1 理論推導(dǎo) 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(gè)淺基礎(chǔ)豎向振動(dòng)阻抗 55

4.2 方法驗(yàn)證 60

4.2.1 收斂性 60

4.2.2 算例驗(yàn)證 60

4.3 參數(shù)分析 63

4.3.1 基礎(chǔ)應(yīng)力分布 63

4.3.2 距寬比對(duì)相鄰基礎(chǔ)振動(dòng)阻抗的影響 65

4.3.3 三個(gè)明置基礎(chǔ)的振動(dòng)阻抗 66

4.4 本章小結(jié) 67

參考文獻(xiàn) 68

第5章 基于錐體模型的明置塊體基礎(chǔ)阻抗簡(jiǎn)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(chǔ)錐體模型的平動(dòng)靜剛度 70

5.1.2 明置基礎(chǔ)錐體模型的轉(zhuǎn)動(dòng)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(chǔ)阻抗函數(shù) 73

5.2.1 平動(dòng)錐體的阻抗函數(shù) 73

5.2.2 轉(zhuǎn)動(dòng)錐體的阻抗函數(shù) 75

5.2.3 基于錐體模型的明置基礎(chǔ)阻抗函數(shù)簡(jiǎn)化公式 77

5.3 算例分析 78

5.3.1 驗(yàn)證算例 78

5.3.2 參數(shù)分析 80

5.4 本章小結(jié) 81

參考文獻(xiàn) 82

第6章 考慮雙剪切效應(yīng)的成層土與單樁動(dòng)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(dòng)解析解 84

6.2.1 振動(dòng)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(nèi)力 89

6.3 與現(xiàn)存模型的比較 89

6.3.1 對(duì)比算例 89

6.3.2 樁基礎(chǔ)模型驗(yàn)證 90

6.3.3 地基模型驗(yàn)證 91

6.4 參數(shù)分析 92

6.4.1 樁身長(zhǎng)徑比對(duì)振動(dòng)阻抗的影響 92

6.4.2 邊界條件對(duì)振動(dòng)阻抗的影響 93

6.4.3 土體剪切對(duì)振動(dòng)阻抗的影響 94

6.4.4 土體成層性對(duì)振動(dòng)阻抗的影響 95

6.4.5 無(wú)量綱頻率對(duì)樁身內(nèi)力的影響 96

6.5 本章小結(jié) 97

參考文獻(xiàn) 98

第7章 基于雙剪切模型的成層土與群樁水平振動(dòng) 99

7.1 模型介紹及基本假定 99

7.2 樁-土-樁動(dòng)力相互作用因子 100

7.2.1 理論推導(dǎo) 100

7.2.2 算例驗(yàn)證 107

7.2.3 參數(shù)分析 108

7.3 群樁振動(dòng)及樁身內(nèi)力 114

7.3.1 理論推導(dǎo) 114

7.3.2 算例驗(yàn)證 116

7.3.3 參數(shù)分析 117

7.4 本章小結(jié) 120

參考文獻(xiàn) 121

第8章 基于切比雪夫復(fù)多項(xiàng)式的遞歸集總參數(shù)模型 122

8.1 切比雪夫多項(xiàng)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(chǔ)的動(dòng)力柔度函數(shù) 123

8.2.2 切比雪夫復(fù)多項(xiàng)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(yīng)用 129

8.4.1 不規(guī)則形狀的淺基礎(chǔ) 129

8.4.2 群樁基礎(chǔ) 132

8.4.3 相鄰基礎(chǔ) 136

8.5 本章小結(jié) 137

參考文獻(xiàn) 138

第9章 基于子結(jié)構(gòu)法的土與建筑結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用時(shí)域分析 139

9.1 理論推導(dǎo) 139

9.2 算例驗(yàn)證 142

9.3 群樁基礎(chǔ)建筑結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)影響分析 144

9.3.1 地震作用下土與群樁基礎(chǔ)建筑結(jié)構(gòu)的計(jì)算參數(shù) 144

9.3.2 土-群樁基礎(chǔ)動(dòng)力相互作用模擬 146

9.3.3 考慮土與群樁基礎(chǔ)動(dòng)力相互作用的建筑結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析 147

9.4 本章小結(jié) 149

參考文獻(xiàn) 149

第10章 基于子結(jié)構(gòu)法的土與帶隔板矩形渡槽結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用時(shí)域分析 150

10.1 理論推導(dǎo) 150

10.1.1 模型介紹 150

10.1.2 水平晃動(dòng)響應(yīng) 151

10.2 土/基礎(chǔ)-渡槽-流體耦合模型 157

10.3 模型驗(yàn)證 159

10.3.1 土-基礎(chǔ)集總參數(shù)模型 159

10.3.2 流體晃動(dòng)等效力學(xué)模型 161

10.3.3 土/基礎(chǔ)-結(jié)構(gòu)-流體耦合模型 162

10.4 參數(shù)分析 164

10.4.1 土體對(duì)體系自振頻率的影響 165

10.4.2 隔板對(duì)體系自振頻率的影響 166

10.4.3 隔板對(duì)結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響 168

10.4.4 土體對(duì)結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響 170

10.5 本章小結(jié) 171

參考文獻(xiàn) 172

第11章 基于子結(jié)構(gòu)法的土與圓柱形儲(chǔ)液罐結(jié)構(gòu)相互作用的時(shí)域分析 173

11.1 理論推導(dǎo) 173

11.1.1 模型介紹 173

11.1.2 動(dòng)力響應(yīng) 174

11.1.3 兩質(zhì)點(diǎn)模型 178

11.1.4 三質(zhì)點(diǎn)模型 179

11.2 土/基礎(chǔ)-儲(chǔ)罐-流體耦合模型 180

11.3 模型驗(yàn)證 184

11.3.1 集總參數(shù)模型驗(yàn)證 184

11.3.2 土/基礎(chǔ)-儲(chǔ)罐-流體耦合體系模型驗(yàn)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(yīng)分析 190

11.5 本章小結(jié) 195

參考文獻(xiàn) 1952100433B

高效率的土與結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用分析方法一直是工程抗震設(shè)計(jì)所迫切需要的?！锻僚c結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用的半解析方法》詳細(xì)介紹了基于解析法的明置條形基礎(chǔ)、塊狀基礎(chǔ)、單樁基礎(chǔ)以及群樁基礎(chǔ)的振動(dòng)阻抗研究成果，通過(guò)建立振動(dòng)阻抗的等效遞歸集總參數(shù)模型，應(yīng)用子結(jié)構(gòu)法研究地基基礎(chǔ)上建筑結(jié)構(gòu)、渡槽結(jié)構(gòu)和儲(chǔ)液罐結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性及其地震響應(yīng)。

序

上篇 土與結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用的理論基礎(chǔ)

第一章 緒論

1.1 土與結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用的研究對(duì)象和內(nèi)容

1.2 相互作用對(duì)土與結(jié)構(gòu)系統(tǒng)動(dòng)力特性的影響

1.3 無(wú)限域和人工邊界問題

1.4 土與結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用的分析方法

1.5 土與結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用研究的發(fā)展

1.6 本書的主要內(nèi)容

參考文獻(xiàn)

第二章 土與結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用的基本理論

2.1 巖土介質(zhì)的動(dòng)力性質(zhì)及其力學(xué)模型

2.2 巖土介質(zhì)和結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)方程

2.3 動(dòng)力學(xué)方程的位移勢(shì)函數(shù)分解

2.4 輻射條件和正規(guī)性條件

參考文獻(xiàn)

第三章 土與結(jié)構(gòu)相互作用系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)分析方法

3.1 動(dòng)力學(xué)分析的解析方法

3.2 動(dòng)力學(xué)分析的半解析方法

3.3 動(dòng)力學(xué)分析的有限元方法

3.4 非線性動(dòng)力問題的增量分析法

3.5 巖土介質(zhì)一結(jié)構(gòu)的耦合分析

參考文獻(xiàn)

第四章 自由場(chǎng)的波動(dòng)

4.1 波動(dòng)微分方程

4.2 自由場(chǎng)波動(dòng)問題的解答及其物理意義

4.3 運(yùn)動(dòng)荷載下的自由場(chǎng)的反應(yīng)

4.4 孔室對(duì)波的散射及動(dòng)應(yīng)力集中問題

4.5 不規(guī)則地面對(duì)波的散射

4.6 動(dòng)力源作用下正交各向異性層狀半平面的響應(yīng)

參考文獻(xiàn)

下篇 土與結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用問題的解析分析

第五章 移動(dòng)荷載下土體與結(jié)構(gòu)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(dòng)力分析

5.2 橫觀各向同性地基上無(wú)限板的動(dòng)力反應(yīng)頻域求解

5.3 地下軌道交通系統(tǒng)的動(dòng)力分析與抗振問題

參考文獻(xiàn)

第六章 土體與基礎(chǔ)的動(dòng)力相互作用分析

6.1 剛性基礎(chǔ)對(duì)SH地震沖擊波的動(dòng)力反應(yīng)

6.2 樁基一平臺(tái)一地基一水流系統(tǒng)的動(dòng)力反應(yīng)分析

6.3 海洋平臺(tái)一群樁(柱)一地基系統(tǒng)的動(dòng)力反應(yīng)分析

參考文獻(xiàn)

第七章 地下結(jié)構(gòu)與圍巖介質(zhì)動(dòng)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(jié)構(gòu)與圍巖介質(zhì)相互作用的平面問題解答

7.4 相鄰多個(gè)結(jié)構(gòu)與圍巖相互作用分析的復(fù)變函數(shù)方法

7.5 映射函數(shù)的應(yīng)用

7.6 結(jié)構(gòu)與圍巖介質(zhì)相互作用的空間問題解答

參考文獻(xiàn)

第八章 地基與結(jié)構(gòu)系統(tǒng)地震響應(yīng)的分叉與突變性

8.1 地基一結(jié)構(gòu)系統(tǒng)地震響應(yīng)的分叉與突變性

8.2 地基與結(jié)構(gòu)系統(tǒng)地震響應(yīng)的共振突變性分析

8.3 地基一滑動(dòng)隔震結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的突變性分析

8.4 地基上多自由度非線性結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的共振突變性分析

參考文獻(xiàn)

第九章 土與結(jié)構(gòu)動(dòng)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(wǎng)格中波動(dòng)的頻散性及穩(wěn)定性問題

9.3 頻散性和穩(wěn)定性的改進(jìn)

參考文獻(xiàn)

附錄

巖土介質(zhì)與結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用問題的研究以巖土動(dòng)力學(xué)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、固體力學(xué)、計(jì)算數(shù)學(xué)和電子計(jì)算技術(shù)等多個(gè)學(xué)科為基礎(chǔ)，探討巖土介質(zhì)與結(jié)構(gòu)動(dòng)力耦合系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、力學(xué)機(jī)理、耦合效應(yīng)、界面特性和計(jì)算分析方法等眾多學(xué)術(shù)與技術(shù)問題，為結(jié)構(gòu)工程、巖土工程、地下工程、防護(hù)和抗震工程等土木、水利工程領(lǐng)域的動(dòng)力分析和動(dòng)力可靠性設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)與分析方法，是一項(xiàng)涉及多個(gè)子學(xué)科領(lǐng)域并極富學(xué)術(shù)內(nèi)涵且又具工程應(yīng)用前景的科學(xué)研究。本書以結(jié)構(gòu)工程和防護(hù)工程為主要應(yīng)用背景，深入系統(tǒng)地介紹了巖土介質(zhì)與結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用的理論及工程應(yīng)用。全書分為上、下兩篇。上篇為理論基礎(chǔ)，討論土與結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用的基本理論及其分析方法；下篇為土與結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用問題的解析分析與應(yīng)用，介紹由解析法給出的巖土與結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用的各類工程實(shí)例的新解。

本書主要是根據(jù)作者多年來(lái)在巖土介質(zhì)與結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用方面的研究成果撰寫而成的一本學(xué)術(shù)專著。書中的內(nèi)容既包含嚴(yán)密的理論體系，又有豐富的工程分析實(shí)例，涉及本門學(xué)科領(lǐng)域許多難點(diǎn)和難題的研究以及處理這些問題的數(shù)學(xué)、力學(xué)技巧和方法。書中較全面地介紹了巖土介質(zhì)與結(jié)構(gòu)相互作用的動(dòng)力模型以及動(dòng)力耦合的力學(xué)機(jī)制和分析方法，對(duì)諸多動(dòng)力相互作用分析的解析法、數(shù)值法和半解析法做了相當(dāng)深度的論述，并討論了動(dòng)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(jìn)方法；對(duì)于一些復(fù)雜的數(shù)學(xué)概念，在保持嚴(yán)謹(jǐn)性的同時(shí)更力求闡明其物理內(nèi)涵，這是十分難能可貴的。另一方面，作者把理論與工程應(yīng)用緊密結(jié)合，解析地給出了動(dòng)力相互作用問題各類工程實(shí)例的一系列新解，展現(xiàn)出靈活多變、多姿多彩的數(shù)學(xué)技巧；即使采用的是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕馕龇椒ǎ诮鉀Q問題方面仍不失其一定的廣泛性。本書涉及平面和空間動(dòng)力問題以及動(dòng)力突變性問題，研究的結(jié)構(gòu)包括淺基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)、地下結(jié)構(gòu)、上部結(jié)構(gòu)，涵蓋了圓形、方形、橢圓形、直墻拱等斷面結(jié)構(gòu)以及相鄰多個(gè)任意斷面結(jié)構(gòu)；在相互作用的介質(zhì)屬性方面，包括了線性和非線性巖土介質(zhì)、可壓縮水介質(zhì)；系統(tǒng)輸入荷載包括了穩(wěn)態(tài)波和沖擊波、運(yùn)動(dòng)荷載、地震荷載、局部動(dòng)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(zhì)固一流耦合動(dòng)力方程的勢(shì)函數(shù)分析、動(dòng)力耗散系統(tǒng)的簡(jiǎn)諧波疊加法、相鄰多體相互作用分析的Graf廣義公式、動(dòng)力有限元法頻散性及數(shù)值穩(wěn)定性的改進(jìn)方法等。同時(shí)，書中還給出了非常豐富的工程實(shí)例計(jì)算數(shù)據(jù)，這對(duì)理論的工程應(yīng)用將發(fā)揮有益的作用。2100433B

圖書信息

樁：土-結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用研究\孔德森，ISBN：9787502460297，作者：

2100433B