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SV波超临界角斜入射时层状地基地震动输入在ABAQUS中的实现
被引量：
13
1
作者
张季
谭灿星
+2 位作者
叶国涛
巴振宁
梁建文
《工程力学》
EI
CSCD
北大核心
2021年第4期200-210,共11页
有限元数值模拟中,超临界角斜入射SV波作用下层状地基的地震动输入是一个亟待解决的问题。该文采用层状地基频域内精确的动力刚度矩阵(即频域刚度矩阵法)推导了SV波任意角度斜入射下的地震动输入等效节点力计算公式,通过ABAQUS有限元软...
有限元数值模拟中,超临界角斜入射SV波作用下层状地基的地震动输入是一个亟待解决的问题。该文采用层状地基频域内精确的动力刚度矩阵(即频域刚度矩阵法)推导了SV波任意角度斜入射下的地震动输入等效节点力计算公式,通过ABAQUS有限元软件模拟SV波斜入射下均匀半空间、层状地基的地震波场,探讨了基于频域刚度矩阵法的层状地基任意角度斜入射地震动输入应用于ABAQUS有限元软件的有效性和准确性。结果表明,采用频域刚度矩阵法可以在ABAQUS中实现层状地基任意角度斜入射SV波地震动输入,且方法具有很高的计算精度,尤其对于SV波超临界角入射情况,有限元数值模拟很好地再现了均匀半空间地表质点的椭圆型运动轨迹和层状地基的行波特点。在此基础上进一步将频域刚度矩阵法与等效线性化方法相结合,解决了考虑土体非线性的层状地基在任意角度平面波入射条件下的地震动输入问题。
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关键词
频域
刚度
矩
阵法
地震波斜入射
地震动输入
SV波临界角
等效线性化方法
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职称材料
SV波任意角度入射下地铁车站结构地震响应分析
2
作者
张季
郑凯
+2 位作者
肖军
谭灿星
巴振宁
《自然灾害学报》
CSCD
北大核心
2023年第5期33-43,共11页
地震波入射角度对地铁车站结构地震响应的影响问题已受到学者的关注和重视。SV波斜入射时存在临界角情况,超过临界角时,场地水平向运动与竖向运动的相位差会发生改变,同时在超临界角入射下场地具有较大的竖向地震作用;然而SV波超临界角...
地震波入射角度对地铁车站结构地震响应的影响问题已受到学者的关注和重视。SV波斜入射时存在临界角情况,超过临界角时,场地水平向运动与竖向运动的相位差会发生改变,同时在超临界角入射下场地具有较大的竖向地震作用;然而SV波超临界角入射下的这些特征对地铁车站地震响应的影响规律还未见公开报道。通过ABAQUS有限元软件,首先验证了基于频域刚度矩阵的地震动输入计算方法求解地下隧道对任意角度SV波散射问题的计算精度,然后研究了SV波0°~80°范围内入射时II类、III类、IV类场地条件下两层三跨地铁车站结构的地震响应。研究表明:在较硬的场地中,SV波超临界角入射下场地同时具有较大的水平向和竖向地震作用,这将显著增大车站中柱的轴力幅值,与垂直入射情况相比,轴力幅值最高被增大至3.28倍,同时,SV波临界角附近入射时,轴力分布显著区别于其他情况;车站中柱的弯矩与剪力最大值均出现在地震波垂直入射时,且总体上,弯矩、剪力幅值随着SV波入射角度的增大而减小;车站与周围地基的动力相互作用,对车站结构所受到的水平地震作用具有一定的增大效应,场地越软,增大效应越显著。建议将SV波垂直入射和临界角附近入射2种工况均作为地铁车站结构抗震设计的不利工况。
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关键词
地铁车站
地震响应
SV波临界角
频域
刚度
矩
阵法
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职称材料
SV波斜入射时双线并行地铁隧道横截面地震响应分析
被引量：
4
3
作者
周双喜
叶国涛
张季
《地震工程与工程振动》
CSCD
北大核心
2021年第5期1-12,共12页
SV波以大角度斜入射时,场地伴随更大的竖向地震作用,这很可能使得地铁隧道地震响应特点异于小角度斜入射情况。基于粘弹性人工边界理论,采用频域刚度矩阵法计算任意角度斜入射SV波的地震动输入等效节点力,通过ABAQUS有限元软件建立自由...
SV波以大角度斜入射时,场地伴随更大的竖向地震作用,这很可能使得地铁隧道地震响应特点异于小角度斜入射情况。基于粘弹性人工边界理论,采用频域刚度矩阵法计算任意角度斜入射SV波的地震动输入等效节点力,通过ABAQUS有限元软件建立自由场模型,验证了0°、30°、40°和50°斜入射SV波地震动输入的准确性;在此基础上建立任意角度斜入射SV波作用下的地下双线并行圆形地铁隧道地震响应分析数值模型,从场地类别、隧道埋深和双隧道间距等方面分析SV波入射角度对隧道结构横断面地震响应的影响。研究表明:入射角度0°及略大于SV波临界角的入射角度是浅埋圆形地铁隧道结构抗震的最不利角度,尤其对于II类场地,若仅在临界角以内研究衬砌结构的地震响应,将显著低估衬砌结构的动力响应;此外,隧道埋深对衬砌动弯矩、动轴力峰值具有显著影响,这种影响与场地类别密切相关;II类和III类场地中小隧道间距条件下隧道间的动力相互作用对衬砌结构动力响应具有一定的增大效应,而IV类场地中可忽略隧道间的动力相互作用对衬砌结构动力响应所产生的影响。
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关键词
SV波斜入射
频域
刚度
矩
阵法
SV波临界角
隧道埋深
隧道间距
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职称材料
题名
SV波超临界角斜入射时层状地基地震动输入在ABAQUS中的实现
被引量：
13
1
作者
张季
谭灿星
叶国涛
巴振宁
梁建文
机构
华东交通大学土木建筑学院
天津大学建筑工程学院
出处
《工程力学》
EI
CSCD
北大核心
2021年第4期200-210,共11页
基金
国家自然科学青年基金项目(52008170)
国家自然科学基金面上项目(51778413)
江西省自然科学基金项目(20171BAB216049)。
文摘
有限元数值模拟中,超临界角斜入射SV波作用下层状地基的地震动输入是一个亟待解决的问题。该文采用层状地基频域内精确的动力刚度矩阵(即频域刚度矩阵法)推导了SV波任意角度斜入射下的地震动输入等效节点力计算公式,通过ABAQUS有限元软件模拟SV波斜入射下均匀半空间、层状地基的地震波场,探讨了基于频域刚度矩阵法的层状地基任意角度斜入射地震动输入应用于ABAQUS有限元软件的有效性和准确性。结果表明,采用频域刚度矩阵法可以在ABAQUS中实现层状地基任意角度斜入射SV波地震动输入,且方法具有很高的计算精度,尤其对于SV波超临界角入射情况,有限元数值模拟很好地再现了均匀半空间地表质点的椭圆型运动轨迹和层状地基的行波特点。在此基础上进一步将频域刚度矩阵法与等效线性化方法相结合,解决了考虑土体非线性的层状地基在任意角度平面波入射条件下的地震动输入问题。
关键词
频域
刚度
矩
阵法
地震波斜入射
地震动输入
SV波临界角
等效线性化方法
Keywords
stiffness matrix method in frequency domain
inclined seismic wave
ground motion input
critical angle of SV wave
equivalent linearization method
分类号
TU435 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
SV波任意角度入射下地铁车站结构地震响应分析
2
作者
张季
郑凯
肖军
谭灿星
巴振宁
机构
华东交通大学土木建筑学院
轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室
天津大学建筑工程学院
出处
《自然灾害学报》
CSCD
北大核心
2023年第5期33-43,共11页
基金
国家自然科学基金项目(52008170,51778413)。
文摘
地震波入射角度对地铁车站结构地震响应的影响问题已受到学者的关注和重视。SV波斜入射时存在临界角情况,超过临界角时,场地水平向运动与竖向运动的相位差会发生改变,同时在超临界角入射下场地具有较大的竖向地震作用;然而SV波超临界角入射下的这些特征对地铁车站地震响应的影响规律还未见公开报道。通过ABAQUS有限元软件,首先验证了基于频域刚度矩阵的地震动输入计算方法求解地下隧道对任意角度SV波散射问题的计算精度,然后研究了SV波0°~80°范围内入射时II类、III类、IV类场地条件下两层三跨地铁车站结构的地震响应。研究表明:在较硬的场地中,SV波超临界角入射下场地同时具有较大的水平向和竖向地震作用,这将显著增大车站中柱的轴力幅值,与垂直入射情况相比,轴力幅值最高被增大至3.28倍,同时,SV波临界角附近入射时,轴力分布显著区别于其他情况;车站中柱的弯矩与剪力最大值均出现在地震波垂直入射时,且总体上,弯矩、剪力幅值随着SV波入射角度的增大而减小;车站与周围地基的动力相互作用,对车站结构所受到的水平地震作用具有一定的增大效应,场地越软,增大效应越显著。建议将SV波垂直入射和临界角附近入射2种工况均作为地铁车站结构抗震设计的不利工况。
关键词
地铁车站
地震响应
SV波临界角
频域
刚度
矩
阵法
Keywords
subway station
seismic response
critical angle of SV wave
stiffness matrix method in frequency domain
分类号
TU231.4 [建筑科学—建筑设计及理论]
下载PDF
职称材料
题名
SV波斜入射时双线并行地铁隧道横截面地震响应分析
被引量：
4
3
作者
周双喜
叶国涛
张季
机构
华东交通大学土木建筑学院
出处
《地震工程与工程振动》
CSCD
北大核心
2021年第5期1-12,共12页
基金
国家自然科学基金项目(52008170,51968022)
江西省自然科学基金项目(20171BAB216049,20181BAB206007)。
文摘
SV波以大角度斜入射时,场地伴随更大的竖向地震作用,这很可能使得地铁隧道地震响应特点异于小角度斜入射情况。基于粘弹性人工边界理论,采用频域刚度矩阵法计算任意角度斜入射SV波的地震动输入等效节点力,通过ABAQUS有限元软件建立自由场模型,验证了0°、30°、40°和50°斜入射SV波地震动输入的准确性;在此基础上建立任意角度斜入射SV波作用下的地下双线并行圆形地铁隧道地震响应分析数值模型,从场地类别、隧道埋深和双隧道间距等方面分析SV波入射角度对隧道结构横断面地震响应的影响。研究表明:入射角度0°及略大于SV波临界角的入射角度是浅埋圆形地铁隧道结构抗震的最不利角度,尤其对于II类场地,若仅在临界角以内研究衬砌结构的地震响应,将显著低估衬砌结构的动力响应;此外,隧道埋深对衬砌动弯矩、动轴力峰值具有显著影响,这种影响与场地类别密切相关;II类和III类场地中小隧道间距条件下隧道间的动力相互作用对衬砌结构动力响应具有一定的增大效应,而IV类场地中可忽略隧道间的动力相互作用对衬砌结构动力响应所产生的影响。
关键词
SV波斜入射
频域
刚度
矩
阵法
SV波临界角
隧道埋深
隧道间距
Keywords
oblique incidence of SV wave
frequency domain stiffness matrix method
critical angle of SV wave
tunnel depth
tunnel spacing
分类号
TU315.9 [建筑科学—结构工程]
下载PDF
职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
SV波超临界角斜入射时层状地基地震动输入在ABAQUS中的实现
张季
谭灿星
叶国涛
巴振宁
梁建文
《工程力学》
EI
CSCD
北大核心
2021
13
下载PDF
职称材料
2
SV波任意角度入射下地铁车站结构地震响应分析
张季
郑凯
肖军
谭灿星
巴振宁
《自然灾害学报》
CSCD
北大核心
2023
0
下载PDF
职称材料
3
SV波斜入射时双线并行地铁隧道横截面地震响应分析
周双喜
叶国涛
张季
《地震工程与工程振动》
CSCD
北大核心
2021
4
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