形状不规则筏基在SH波下的动力响应研究

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1、形状不规则筏基在SH波下的动力响应研究摘要：采用薄层元素法，建立了土■筏板基础相互作用分析模型，并研究了形状不规则筏板基础在倾斜SH波作川下的动力响应。对平而形状为“L"形和形的刚性筏板基础的动力响应进行了比较分析。结果表明：在倾斜SH波作用下，慕础的水平响应减小，同时会产生扭转响应。基础的不规则性会对水平响应产牛-较人的影响，由丁•缺口位逍的不同，“L"形基础与形基础表现出不同的变化趋势。基础的不规则性对“L”形基础的扭转响应影响较小，而对“C”形基础在高频区域影响较人。关键词：地震工程；十■结构相互作用

2、；动力响应；不规则形状基础；扭转中图分类号：TU473ResearchonDynamicResponseofIrregularlyShapedRaftFoundationtoSH-waveExcitationWenXuezhang,JiangLin,ShangShouping(CollegeofCivilEngineering,HunanUniversity,Changsha410082)Abstract:ANumericalmodelforsoil-raftfoundation-interactionis

3、developedusingthethinlayeredelementmethod,andthedynamicresponseofirregularlyshapedraftfoundationsubjectedtoinclinedSHwaveexcitationisstudied・L-shapedfoundationsandC-shapedfoundationsareconsideredinthispaper.Theresultsshowthat:non-verticallyincidentSVwavesr

4、educethehorizontalresponseandgeneratethetorsionalresponse.Theirregularityofraftfoundationmakeslargeeffectonthehorizontalresponse・ThetrendsaredifferentinL-shapedfoundationsandC-shapedfoundations,duetothedifferentpositionofthehole・Theeffectsoftheirregularity

5、ofraftfoundationonthetorsionalresponseareverylittlefortheL-shapedfoundations,whilelargefortheC-shapedfoundationsinhigh-frequencyregion.Keywords:SeismicEngineering;Soil-StructureInteraction;DynamicResponse;IrregularlyShapedFoundation;Torsion0引言筏板基础是T程中常见的基础

6、形式之一。目前，对于筏板基础在地震波中的动力响应的研究，大多是以规则对称的圆形或矩形基础作为研究对象[1,2],但实际工程中，往往会出现其平面形状不规则对称的情况。而平面形状不规则会使结构在地靈中发生扭转，从而可能给结构带來较人的损坏，因此，有必要对不规则形状基础-地基的动力相互作川迹行研究。在以往的研究屮，本文作者对形状不规则基础的动力阻抗进行了研究13.4),而基础在地丧波作用下的动力位移反应，主要用于基础-上部结构了结构的动力输入，也是一个值得研究的课题。在垂直射入SH波作用下，对称基础不会发牛扭转而

7、非对称基础会发牛扭转，而在倾斜射入SH波作用下，即使是对称皋础也会发生扭转，对于非对称基础，影响因素增多,问题变得相对复杂。本文采用薄层元素法，对不规则形状筏板基础在各种倾斜角度的SH波作用下的动力响应进行了研究。1分析方法为了便于研究，本文的研究作了如下的假设：（1）假设七为均匀的粘弹性介质，不考虑其非线性；（2）筏板厚度较大，其刚度比土的刚度大得多，假设其为无质量刚体（基础质量一般是在基础■上部结构子结构小考虑）；（3）假设土与筏板基础的接触面紧密接触，不发生脱离和相对滑移。（a）地震波激振问题（b）自

8、由场图1土■基础相互作用模型Fig.lModelofsoil-foundationinteraction土-基础动力相互作用系统如图1所示，设口由场的节点位移列向量为0,筏基约束后的土节点位移列向量为“，贝0节点力列向量F可表示为：F=K（u-uf）⑴式屮，K为土的刚度矩阵，可由下式得到：K=G_（2）式中，G为土的柔度矩阵，其各元素为各个节点处的Green函数，木文采用薄层元素法卜⑹求得，底部釆用Paraxi