【摘要】：地下結(jié)構(gòu)的地震動響應(yīng)與地面結(jié)構(gòu)存在著很大差異:地面結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)主要由自身的慣性作用產(chǎn)生;而地下結(jié)構(gòu)與周圍土體的協(xié)同運動,會與周圍土體產(chǎn)生較強(qiáng)的動力相互作用。因此,土與地下結(jié)構(gòu)的相互作用會對地面結(jié)構(gòu)的地震動響應(yīng)產(chǎn)生較大的影響,由此產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)-土-結(jié)構(gòu)相互作用使得地下結(jié)構(gòu)與鄰近建筑動力相互作用體系的地震動響應(yīng)變得相當(dāng)復(fù)雜。本文在分析總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上,運用有限元軟件ABAQUS對不同形式的地下結(jié)構(gòu)以及地下結(jié)構(gòu)與鄰近地下(上)結(jié)構(gòu)相互作用體系進(jìn)行了數(shù)值模擬。對地下結(jié)構(gòu)的地震動響應(yīng)以及結(jié)構(gòu)-土-結(jié)構(gòu)相互作用的規(guī)律進(jìn)行了研究,具體的內(nèi)容總結(jié)如下:1.本文系統(tǒng)地對地下結(jié)構(gòu)抗震以及結(jié)構(gòu)-土-結(jié)構(gòu)相互作用研究的數(shù)值模擬方法、振動臺試驗方法、解析方法進(jìn)行了歸納和梳理。詳細(xì)地介紹了地下結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)數(shù)值模擬的方法,歸納了近些年來的研究成果,并且對研究現(xiàn)狀進(jìn)行了評述。2.本文簡要介紹了有限元軟件ABAQUS,動力求解方法中的顯式隱式計算模塊、粘性人工邊界設(shè)置方法、土體彈塑性本構(gòu)模型。并且采用ABAQUS進(jìn)行了土層動力反應(yīng)分析。3.本文選取了圓形隧道、單層兩跨矩形地鐵車站和兩層三跨矩形地鐵車站三種典型的地下結(jié)構(gòu)建立了有限元模型,采用動力顯式算法求解,分析了地下結(jié)構(gòu)在地震荷載作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力特點以及對周圍土層地震波場的影響。4.本文選取了四種典型的地下結(jié)構(gòu)與相鄰地下(上)結(jié)構(gòu)相互作用體系進(jìn)行了有限元數(shù)值模擬:兩個圓形隧道相互作用體系、兩個矩形地鐵車站相互作用體系、圓形隧道和矩形車站相互作用體系、矩形地鐵車站和高層框架結(jié)構(gòu)相互作用體系。通過對相互作用體系的地震響應(yīng)分析結(jié)果和單一結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)分析結(jié)果進(jìn)行對比分析,研究得到結(jié)構(gòu)-土-結(jié)構(gòu)相互作用對結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布的影響規(guī)律。并且分析了結(jié)構(gòu)間距和場地條件對相互作用效應(yīng)的影響。并且通過以上分析得到工程實踐中相互作用時結(jié)構(gòu)的不利截面和避讓間距。
【圖文】：

過成熟的數(shù)值計算方法進(jìn)行問題求解；三是后處理模塊，用戶在這個模塊中獲自身需要的數(shù)據(jù)。作為有限元軟件中的翹楚，ABAQUS 具有以下優(yōu)點：（1）ABAQUS 相比于絕大多數(shù)軟件而言，在通用分析 CAE 軟件中必要的模塊提供給用戶的便利性都是相當(dāng)好的。用戶建�？梢院苤庇^的上手，從模何定義、材料定義到荷載邊界定義均不復(fù)雜；（2）ABAQUS 的單元庫非常豐富，在建立模型時可以通過多種方式對單元靈活的劃分，必要的時候還能自定義單元的性質(zhì)；（3）ABAQUS 的材料模型庫非常完備，可以非常好的實現(xiàn)各種材料的力學(xué)，，必要的時候也可以通過二次開發(fā)用戶端 UMAT/VUMAT 實現(xiàn)特殊材料性質(zhì)戶自定義。從典型的金屬材料、高分子材料、磁體材料、超彈性材料、散粒體料以及各種流變材料等，均可以通過 ABAQUS 實現(xiàn)。（4）ABAQUS 的主求解器模塊并不是單一的，而是針對動力學(xué)數(shù)值計算中式算法和隱式算法分別給出了出了ABAQUS/ Explicit和ABAQUS/Standard模使得 ABAQUS 的力學(xué)分析能力不再局限于單體的分析，在進(jìn)行多物理場分析能全面，分析能夠上升到系統(tǒng)級。

2.3 ABAQUS 中的粘性人工邊界圖 2-2 為人工邊界條件的示意圖；利用人工邊界條件可以使近場波動問題離散化，便由此簡化為偏微分方程的初邊值問題。
【學(xué)位授予單位】：中國地震局工程力學(xué)研究所
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU435

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本文編號：2647082