埋地管涵抗震分析软件的开发及Love波作用下的内力解析解

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangyongzhi59
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地下结构在水利水电、公路、铁路交通运输、城市地下建设、人防工程中已获得了广泛应用。核电建设已在国内快速发展,对密切关系到核电站取排水安全运行的埋地循环水管沟(暗涵)的抗震计算很有必要。然而目前地下结构抗震中通用的国外数值计算软件如ANSYS、ABAQUS、FLAC3D专业性及针对性功能不强,在地下工程抗震设计应用中存在着很多不便与不足。因此,结合地震区地下工程的抗震设计实际需求,依据地下结构抗震新规范和典型代表性文献给出的建议和方法,开发一套独立、专业、实用且操作方便的地下结构抗震分析软件,是很必要和有实际应用价值的一项工作,这是本论文的重点工作。本论文的另一工作,是研究Love面波作用下求解暗涵地震反应内力的解析方法。当工程场地距震源较远,地震时在基岩上覆盖层内产生不同于Rayleigh波的另一种面波,即为Love波。当暗涵铺设在此覆盖层厚度范围内时,可能会产生较大的地震反应。如果抗震设计不注意此种型波的破坏作用,可能会给结构带来较大的损失,并且现有关于Love波的抗震研究还不多见,因此,研究Love波作用下的暗涵地震反应分析简化解析方法具有较强的理论意义。具体研究内容及研究成果如下:(1)简要介绍了几种实用的地下结构横截面抗震计算方法及优缺点、计算步骤并结合核电抗震设计规范要求及程序的功能及可行性,选择了反应加速度法作为本论文的软件基本抗震计算方法。(2)基于反应加速度法的计算流程,构建了地下结构抗震计算软件的基本框架。经比较各编程语言的特点,最终选定使用VB.net语言进行界面开发,采用Fortran语言并结合有限单元法,实现了反应加速度法的有限元计算功能,并采用Paraview软件完成结果的显示。同时,为了完善软件抗震设计功能,还通过为Shake91编写界面以实现一维土层地震反应分析计算,最终成功编制了反应加速度法抗震设计计算软件。结合简单算例并与ANSYS软件进行计算结果比较,验证了程序的正确性和可靠性。(3)采用拟静力方法,基于地下结构力学和弹性波动理论,考虑土与结构的相互作用,推导出Love波任意角度入射情况下,埋地暗涵的纵向、横向变形及内力的解析表达式,并对Love波的作用效应特点进行了分析。
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