饱和地基上基础动力刚度的分析

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1、饱和地基上基础动力刚度的分析注释表uU、固相和液相的位移矢量e、ε固相和液相的体应变ρ固相质量密度sρ液相质量密度wρ固、液相惯性耦合质量密度αn孔隙率η流体粘滞系数k渗透系数σ′有效应力矢量P真实孔隙水压UU&&()uu&&、&()&液相(固相)的速度矢量和加速度矢量E流体的体变弹模wεs、εw固相和液相的体应变ε固相的应变矢量σ固相平均应力P真实孔压的给定值uxux00()、&()给定的固相的位移和速度UxUx00()、&()给定的液相的位移和速度d每一结点上固相的自由度数eeFF、外部荷载的等效荷载sweeFF、单元之间的相互作用力RsRwuU、i点的

2、固相位移矢量和液相位移矢量iiVI南京航空航天大学硕士学位论文eeuU、单元e中j结点的固相位移矢量和液相位移矢量jjc第m个人工波速amβ第m个人工衰减系数ampp++11uU、边界结点在(p+1)Δt时刻的固相位移和液相位移00K沿x轴平移方向刚度11K沿y轴旋转方向刚度22K沿y轴平移方向刚度33K沿x轴旋转方向刚度44K沿z轴平移方向刚度55K沿z轴旋转方向刚度66KK、、KK、耦联刚度12213443Δt离散时间步距F()ω、U()ω基础反力F(t)和基础位移u(t)的傅立叶谱λ所研究频段内谐波的最短波长minΔ单元的最小尺寸C波在连续介质中的传播

3、速度0ω频率v土骨架的泊松比ζ阻尼比G固相剪切模量sVII承诺书本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论

4、文第一章绪论1.1引言地震作为一种严重的地质灾害，往往造成不可估量的生命和财产损失，同时给社会经济生活的正常运行也产生了巨大的冲击。因此，研究建筑物在地震作用下的反应，以便在设计过程中提高建筑物的抗震性能，成为摆在工程科技人员面前的一个重要课题。而在结构抗震分析中，人们很早就认识到了地基对结构地震响应的重要影响，也即土-结构相互作用（SSI）的影响。由于问题的复杂性，以往的研究大多对土层或结构进行简化，其分析的结果对抗震设计具有一定的指导意义，但还远远不能用于具体的设计分析中。随着计算机技术和计算方法的发展，人们有望对土-结构相互作用问题进行较为细致的建模分

5、析。我国沿海及沿江河的很多大中型城市和地区，地基常以饱和土地基为主，此时，往往不能简单的忽视饱和土层里孔隙水在地震过程中的影响；震害调查表明，地下水位为1m的地区的地震破坏程度明显地高于地下水位是10m的地区。在这些城市和地区，应该考虑地震过程中饱和土层里孔隙水的影响。因此，有必要考虑饱和土-结构动力相互作用问题。在土-结构相互作用的分析方法中，按结构体系划分的不同，可将土-结构相互作用的分析方法划分为两大类，一类是直接法，一类是子结构法。直接法，就是将土体、基础和结构三个部分作为一个不可分割的统一整体在地震作用下进行地震反应分析，土体、基础和结构之间的相互

6、作用在整体分析中自动考虑。所谓子结构法，就是将整个体系划分为几个子结构，其次对每个子结构进行分析，最后再利用各子结构交界面处的力的平衡和位移相容条件把各子结构综合起来进行整体分析。直接法虽然能够简单直观的反映土-结构的相互作用，但作为一个整体而言，工作量相当大，以今天计算机发展的水平而言，求解起来相当困难，因此在很多实际情况下很少用直接法分析土-结构相互作用。由于子结构法将结构与基础作为不同的子结构分别进行离散和分析，然后根据交界面处的响应一致条件加以综合，使计算大大简化。因此，子结构法受到了工程界的广泛重视。子结构分析方法研究的关键是确定基础的动力刚度（也

7、称动力阻抗函数）。而在动力机械基础的设计中，求解动力刚度也是关键问题之一。因此，需要寻求一种高效的饱和地基上基础动力刚度的分析方法，这也是本文研究工作的出发点。下面，简单介绍一下饱和土动力响应的分析方法和基础阻抗函数的求解方法的研究现状。1.2饱和土动力响应的分析方法土一般由固体矿物、液体水和气体三部分组成。土中固体矿物构成了土的骨架，孔隙贯穿于固体骨架之间，孔隙中充填着水和气体，所以，土的状态应由固相和液相的应力和位移来描1饱和地基上基础动力刚度的分析述。饱和多孔介质力学在地震工程学、地震学、地球物理勘探、声学、土力学和动力基础等方面有着广泛而重要的应用。

8、近几十年来，关于饱和土的研究越来越受到人们的重视。[