非一致激励下综合管廊振动台试验的数值模拟.pdf

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1、第25卷第4期华中科技大学学报(城市科学版)VO1．25NO．42008年12月J．OfHUST．(UrbanScienceEdition)Dec．2008非一致激励下综合管廊振动台试验的数值模拟蒋录珍，陈隽a，b，李杰a，b(同济大学a．建筑工程系；b．土木工程防灾国家重点实验室，上海200092)摘要：本文基于ABAQUS软件开展非一致激励下地下综合管廊振动台试验的有限元建模及分析研究。建模中采用Drucker-Prager模型来考虑土体非线性，土一结构动力相互作用通过建立主从接触面来实现，通过考虑层状剪切砂箱对土体的作用来模拟试验模型

2、箱，同时考虑初始应力场的平衡。响应时程及放大系数等参量的对比，表明数值模拟结果和试验结果吻合较好，文中所提有限元建模方法合理，为后续参数分析奠定了基础。关键词：地下综合管廊；非一致激励；振动台试验；ABAQUS；土一结构动力相互作用中国分类号：TU411．8文献标识码：A文章编号：1672—7037(2008)040203．04地下综合管廊，是将两种或两种以上的城市×高)为：3．0inX1．8mX1．92in。每个模型箱均管线集中设置于同一人工空间中所形成的现代由16层彼此独立的矩形钢框架叠合而成，从下往化、集约化的城市生命线基础设施【l】

3、，被视为21上依次编号为1～l6号。在每层框架间隙处设置世纪城市市政基础设施建设现代化的重要标志之若干滚珠支撑，使框架之间可以产生定向水平相一。1995年阪神地震中，处于地下综合管廊中的对滑移，以满足模型地基的水平层状变形要求。管线基本完好，只有地下综合管廊结构有轻微的模型箱在横向的两个侧壁上将6号至9号共4个裂缝出现【2】，表明地下综合管廊对地下管线的抗框架中部断开，形成方形空洞，以满足模型结构震能力有明显的提高。然而，对地下综合管廊在穿越箱体的需要。剪切箱详细情况见文献【4]。非一致激励作用下的抗震分析、理论和数值分析都很少，试验研究几

4、乎为空白。本文在自由场振动台试验合理分析】的基础上，对本课题组所作的地下综合管廊振动台试验进行了有限元分析，得出了一些有益的结论。图1轴向无接头非一致激励振动台试验1振动台试验简介试验中，A箱输入1号人工波，B箱输入2号人工波。两种人工波是在考虑视波速和频率等相干性的基础上，用谱表现方法进行一维多点地地下综合管廊是一种长线型地下结构，在地震动合成得到的。两箱输入加速度时程如图2所示。震波传播作用下受非一致激励的影响不可忽视。为了获得地下综合管廊在地震波纵向传播作用下的地震响应规律，本课题组进行了地下综合管廊纵向非一致地震输入的振动台试验。试

5、验模型分有接头和无接头两种类型，本文主要讨论无接头试验工况。试验设计两个相同的剪切模型箱(见图1)，A箱(左)和B箱(右)。模型箱的内空尺寸(长×宽(a)1号人工波收稿日期：2008．04—08作者简介：蒋录珍(1980．)，女，河北石家庄人，博士研究生，研究方向为浅埋地下结构地震反应分析，jiangluzhen@163．com。基金目：国家自然科学基金委创新研究群体科学基金(50621062)；“十一五”国家科技支撑计划重点项目(2006BAJ03B03)。·204·华中科技大学学报(城市科学版)2008年为左边和右边模型场地的加速度传感

6、器，AD和曲，u0一矗一8《BD分别为左边和右边模型场地的位移传感器。o此外，MD为结构上的位移传感器，其中MD2是接触面滑移传感器。在模型场地中埋设结构的位置，土体中的加速度传感器(如AA3，AA6，AA8)t布置在结构边缘与模型箱内壁的中间位置，在土(b)2号人工波体中的其它传感器布置均在场地纵向中线的竖向图2输入加速度时程平面内。结构上的传感器均布置在结构截面112图3为传感器布置图。其中AA和BA分别高度位置。A·从1AA5AA7：AD3．AA22：高AD4：管线位置·一AA●41,●●。10AA3AA6AA8：AD5i蓁一A●A1

7、0·l—A．A1从9图3传感器布置其弹性模量设为与土体相同，且不考虑箱子与土2有限元建模体之间的脱开作用。将模型箱上的质量等效为分布质量施加在前述壳单元上，以此来考虑模型箱基于ABAQUS软件，对上述地下综合管廊所引起的惯性作用。另外，仅考虑钢框架沿振动在纵向非一致激励作用下振动台试验进行三维有方向的刚体运动，土体完全被约束在四边框架以限元建模分析本节讨论有限元建模的细节，包内，即同一高度处沿振动垂直方向的节点具有相括模型箱模拟，初始应力场平衡，土一结构接触面同的位移，同时也约束侧向边界节点沿振动垂直处理等。方向的位移。2．1层状剪切砂箱的

8、模拟2．2初始应力场的平衡有限元分析中模型箱建模是数值模拟的重点初始应力场对于模拟材料屈服具有围压依之一。目前对模型箱模拟方法有：陈波等【5将柔赖性和接触问题的正确分析尤为重要。