一種用于土—結(jié)構(gòu)相互作用體系非線性地震動力響應(yīng)分析的基于數(shù)值解與解析解耦合的新方法.pdf

1、本文提出了一種新的數(shù)值解與解析解耦合的理論和計算方法，研究土—結(jié)構(gòu)相互作用(SSI)體系的地震動力響應(yīng)。在SSI分析方法中，傳統(tǒng)的基于頻域內(nèi)的解析方法只適用于簡單的線彈性結(jié)構(gòu)、剛性基礎(chǔ)和等效線彈性的半無限大地基組成的體系中，具有較大的局限性。而基于非線性有限元的數(shù)值法，能較好的處理實際問題中的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，考慮地震中土和結(jié)構(gòu)的非線性行為、土—結(jié)構(gòu)之間的接觸面以及土的邊界等問題，但該方法計算量大。因此在子結(jié)構(gòu)法的基礎(chǔ)上，本文提出了一種新型的數(shù)

2、值解與解析解耦合方法。這種方法用有限元程序OpenSees模擬復(fù)雜結(jié)構(gòu)的非線性行為，用等效線彈性頻域內(nèi)的解析解模擬地基土的行為，使用時域離散遞歸方法(recursive filter)將頻域內(nèi)的解析解轉(zhuǎn)化到時域內(nèi)，再通過整個體系中不同子結(jié)構(gòu)邊界上力和位移的協(xié)調(diào)來求解。解析解用C++程序編制，二者之間的耦合和實時數(shù)據(jù)交流通過基于CS方法的集成方法來實現(xiàn)。
　　為驗證此耦合算法的效率、精度和工程實用性，本文首先以一個單自由度體系為例，

3、詳細介紹了SSI分析的基本步驟及關(guān)鍵點，并分析得到位移頻域響應(yīng)函數(shù)（displacement frequency response functions）。通過與頻域內(nèi)解析解的頻域響應(yīng)函數(shù)對比，分析和量化了此方法的誤差，討論了時間步長、阻尼等對誤差的影響。分析研究了當結(jié)構(gòu)進入非線性和非線性程度逐漸增加時的系統(tǒng)響應(yīng)變化、頻域響應(yīng)函數(shù)變化。其次，將此SSI耦合算法應(yīng)用于一個簡單的兩層多自由度框架模型中，再次通過對比解析解和耦合算法得到的頻域響