基于黏着滑动耦合动力分析的Newmark滑块位移法

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1、第26卷第9期岩石力学与工程学报Vol.26No.92007年9月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringSept.，2007基于黏着滑动耦合动力分析的Newmark滑块位移法李红军，迟世春，林皋(大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室，辽宁大连116024)摘要：基于摩擦滑移结构的抗震机制，在动力响应分析中考虑塑性滑动位移与加速度响应之间的关联性。当滑动体发生滑动时，将滑动加速度作为附加惯性荷载直接引入动力平衡方程的右端荷载项，联立滑动体底部的平衡方程，利用振型叠加法确定滑动

2、时刻滑动体的响应加速度和滑动加速度，进而利用Newmark滑块位移法得到该时刻滑动位移增量和累计滑动位移，直至地震结束。利用上述方法对Wartman振动台试验中所采用的可变形土柱进行动力响应分析，加速度响应和滑动位移结果均与Wartman的试验结果较为一致。最后，借助重力墙挡土结构对处于共振状态下基于上述算法和传统解耦算法墙体的动力响应和滑动变形结果进行比较。计算结果表明，塑性滑动位移和动力响应之间的关联性对滑动体动力响应幅值和滑动变形均具有显著的影响，忽略两者关联性的解耦算法在滑动方向上的响应加速度幅值和累计滑移量与基于上

3、述算法的计算结果存在较大差异，累计滑动位移和加速度的卓越周期为上述算法的2倍左右，计算结果较为保守。关键词：土力学；解耦；耦合；振动台试验；地震响应；滑动位移；挡土墙中图分类号：TU43文献标识码：A文章编号：1000–6915(2007)09–1787–07ANIMPROVEDNEWMARKSLIDINGBLOCKMETHODBASEDONSTICK-SLIPCOUPLEDDYNAMICRESPONSELIHongjun，CHIShichun，LINGao(StateKeyLaboratoryofCoastalandOff

4、shoreEngineering，DalianUniversityofTechnology，Dalian，Liaoning116024，China)Abstract：Earthquake-inducedslidingdisplacementsofearthstructuresaregenerallyevaluatedusingslidingblockanalysesthatdonotaccuratelymodeltheseismicresponseoftheslidingbodyortheexcitingloadsalong

5、theslidingplane.Thetraditionaldecoupledapproximationintroducedtocaptureeachoftheseeffectsseparatelyisgenerallyunreasonable.Asimplecoupledanalyticalmodelbasedontherulesofresistantearthquakeofsliding-isolatedstructures，whichcapturessimultaneouslytheresponseoftheslidi

6、ngmassandthenonlinearstick-slipslidingresponsealongtheslidingplane，ispresented.Inthismethod，astheslidingisinitiated，theslidingaccelerationissubstituteddirectlyinmotionequationasoneloadingitemtogettheincrementofslidingdisplacement.Themodifiedmotionequationshowsthath

7、ighinertialforcescanneverthelessdevelopinaslidingmassatthebeginningofeachslidingprocessbecauseoftheadditionalinertialforcesresultedfromthetransientslidingacceleration，whiletheslidingsurfacesmightlimitenergytransmission.Moreover，thefundamentalperiodofslidingaccelera

8、tionisabouthalfofthemeanperiodoftheinputmotionintheprocessesofsliding.TheproposedNewmarkslidingmodelisvalidatedwithWartman′sshakingtableexperimen