考虑地基-结构-散粒体相互作用时贮仓结构的静动力研究——[Ⅰ]实验研究

对贮仓结构的静、动力问题进行了系统的实验研究 :考虑到地基———结构———散粒体的相互作用 ,设计并完成了不同地基上的筒仓模型的静、动力试验 (包括模型制作、试验和测试方案 ,数据输入输出及处理 )。根据对多种工况试验的观察 ,得出结论 :在地基水平振动的情况下 ,贮仓内绝大部分的散粒体与仓壁没有相对运动 ,只有一小部分散粒体脱离仓壁与贮仓有相对运动     

散粒体-贮仓结构-地基的动力特性分析

以筒仓模型结构为例，考虑到散粒体-结构-地基的相互作用，对弹性地基上筒仓内的散粒体的不同计算模型进行了多种工况、系统的有限元动力分析计算。通过与筒仓模型动力实验结果进行了比较，得出结论：在对地基施以水平激励时，弹性地基上筒仓的动力响应大于刚性地基上筒仓的动力响应，散粒体与仓壁的相对运动对筒仓结构有减振作用。     

考虑地基-结构-散粒体相互作用时贮仓结构的静、动力研究[Ⅱ]--有限元分析

对贮仓结构的静、动力问题进行了系统的分析计算：考虑到地基—结构—散粒体间的相互作用，引入新的计算模式，对不同地基上的贮仓结构模型进行了系统的有限元静、动力分析计算，并与作者所完成的试验结果进行了比较。结果表明，所提出的计算模式及有限元计算模型是正确的。     

考虑地基相互作用时筒仓模型的静力实验研究及有限元分析

设计制作了有机玻璃筒仓模型,在空仓及装填了散料（大米）的满仓两种情况下,将筒仓分别置于生地基和用海绵橡胶垫模拟的弹性地基上,实测料仓仓壁及支承筒的静力应变值,并与有限元计算结果进行了比较,两者能够较好地吻合,证明实验是可靠的,所用的力学计算模式及模型分析的简化是正确的。     

薄壁筒仓的振动实验研究

本文设计并完成了不同地基上筒仓模型的动力试验（包括模型试验和测试方案，数据输入输出及处理）。对模型筒仓及原型筒仓分别进行了系统的有限元动力分析计算，并与试验结果进行了比较。结果表明，本文所设计的试验，试验结果及有限元计算模式是正确的。     

弹性半空间地基上的矩形板

分析和计算了性半空间地基上四边自由矩形板的动力和静力问题，把地基看作三维性半空间体，考虑地基的衰减变形，假定地基与板之间完全粘着摩擦接解，用能量变分析理导出了一般方程，并作了数值算例，还分析了相刚度对动力和静力性能的影响。     

振动台模型试验中地基土域的数值模拟

针对土－结构动力相互作用振动台模型试验中有限地基土域的模拟问题，本文分别采用有限元法和边界元法对地基土模型的侧向人工边界和底部人工边界的合理位置问题进行了计算分析。文中首先采用三维有限元方法，探讨了地基土侧向垂直人工边界不同位置对群桩基础和箱形基础地震反应的影响，提出了侧向人工边界合理位置的具体建议；然后利用层土动力Green函数建立边界元模型，通过对埋入式条形基础的动力反应分析，探讨了底部水平人工边界的合理位置，提出了相应的建议。     

拱坝—地基体系的多点输入虚拟激励法及随机响应分析

本文采用等效地基集总参数模型,推导了拱坝－地基体系多点输入随机分析的虚拟激励法对拱坝－地基动力相互作用体系在多点随机输入地震波作作下的随机的响应进行 分析,讨论了局部场地的散射效应及地震动空间相干性质损失对拱坝随机响应的影响。     

格栅结构复合地基的应用研究

格栅结构复合地基是一种有侧限结构复合地基。通过载荷试验和相关测试研究表明:格栅结构的侧向变形受到相邻桩的限制,侧向变形减少;格栅内的地基土没有侧向位移;地基土内有应力集中和应力分担比增加的规律。     

地基梁动-静态响应的比较分析

采用分离变量法求得了冲击荷载作用下的开尔文地基上两端自由有限长梁动态挠曲线方程的级数解;分析了地基梁结构参数和冲击荷载作用时间对梁挠曲线特征值（最大挠度和挠曲线面积）的影响规律;比较地基梁动态挠曲线与静荷载引起的地基梁静态挠曲线之间差异,发现：(1)等效地基梁动态最大挠度或挠曲线面积的当量静荷载值与冲量之间不存在良好对应关系;(2)依据地基梁动态挠曲线用静态方法反演得到的地基梁结构参数有可能含有较大的偏差．     

考虑动水压力和流固耦合的库水-坝体-地基系统建模与动力分析

结合动水压力模型和罚函数耦合算法,考虑地基和坝体结构的接触以及边界效应,构建动水压力和流固耦合作用下的库水-坝体-地基地震响应分析模型和方法。通过与试验结果及解析解和实测数据对比,验证了本文模型和方法能准确反映系统地震荷载和分析整体耦合系统的动力响应,引入罚函数处理流固耦合界面能提高计算收敛速度。进一步以某重力坝工程实际为背景,验证本文构建的模型和方法适用于库水-坝体-地基耦合系统动力分析的可行性,并分析了地震作用下地基变形对系统动力响应的影响。     

大跨斜拉桥结构健康监测实验室模型试验平台

本文基于山东滨州黄河公路大桥,建立面向结构健康监测的实验室模型试验平台.基于相似理论,分析模型相关参数的相似关系,确定模型缩尺比、材料和截面尺寸,并对模型附加质量和斜拉索进行合理地简化.采用ANSYS建立物理模型的三维空间实体有限元数值分析模型,实体建模能较好的体现模型局部特征和模拟损伤.模型制作采用分段整体浇注,分段之间设计连接件连接,模拟斜拉桥施工顺序进行实验室组装,基于影响矩阵法对斜拉索进行张拉成桥.建立了包括传感器系统、静动力加载系统、数据采集系统和数据处理四大部分的完整试验体系,并对隔离出的桥塔和桥面板子结构进行了静动力试验,对全桥模型进行了动力测试.子结构和全桥模型的试验结果与有限元计算结果,以及原桥实测值都吻合较好,验证了斜拉桥模型的准确性和试验平台的有效性.试验系统的建立,为结构健康监测技术提供了一个试验研究平台.     

地基土—多自由度非线性结构相互作用体系的非平稳随机动力响应分析

本文应用一个改进的等效线性化方法探讨了地基土——多自由度非线性结构相互作用体系在随机地震荷载作用下的非平稳动力响应问题。对非线性恢复力模型采用一个具有三线性滞回特性的非线性系统。最后将在平稳Gauss过滤白噪声激励下的非平稳随机响应与Monte-carlo法的统计结果进行了比较,得出了较为满意的结果。     

弹性地基梁损伤诊断研究

利用试验得到的振动参数评估结构的破损情况，是当前结构工程学科十分活跃的领域。由于弹性地基梁的振动模态受地基和梁两方面因素的影响，其损伤诊断问题变得十分复杂。本文通过对两靖自由弹性地基梁的灵敏性分析发现弹性地基梁的前两阶自由模态主要与地基有关，利用这一特性构造了两级识别的方法，并引入优化领域寻优能力极强的遗传算法进行识别，找到了令人满意的答案。     

爆炸冲击波作用下高层建筑基础与地基间的滑移与翘离

本文采用能反映基础与地基间接触面力学特性的弹塑性薄层有限连接单元与二维有限元相结合的方法,探讨了高层建筑在爆炸空气波作用下的动力反应,着重研究了基础与地基间产生的滑移与翘离效应。还探讨了有限元边界条件,结沟、基础与地基材料等因素对结构的动力反应、基础与地基间的滑移与翘离效应的影响。     

多维地震激励下地基与结构相互作用系统动力反应耦联分析

为研究多维地震作用下地基与结构相互作用系统动力反应的基本规律,进行密肋复合墙结构与地基相互作用系统的模型振动台试验,测试了输入El-Centro波及天津波时地基与结构的加速度及位移反应,观测了地基开裂破坏现象。依据相互作用体系中上部结构的动力反应耦联模式,分析了结构加速度与位移反应耦联效应随高度的变化规律,研究了相互作用体系中结构振动耦联机制。结果表明:随测点高度的增加,加速度耦联效应系数除在顶层发生突变外,其余各测点的值均较为接近,且多数加载工况下位移耦联效应系数随高度的变化不明显;随着输入地震波烈度的提高,地基土先开裂而后略密实,结构顶部动力反应的耦联效应系数先增大后减小,相同烈度不同加载工况对应的值相差在10%以内。由此可见,在地震作用下地基的开裂破坏,导致地基与上部结构的接触发生变化,使结构在多维地震波作用下的动力反应发生耦联。     

水动力荷载和多圆柱体结构—流体—地基体系的相互作用

本文研究在海床作水平运动情况下,多个大尺度弹性柱体由于辐射波所引起的水动力荷载及其动力响应。该体系的数学模型考虑了结构与流体的相互作用,同时也考虑了柱体相互之间的水动力干扰作用,以及柱体与地基之间的相互作用。文中逐个分析了上述几种相互作用对水动力荷载的影响。其结果表明,在自由表面处以及当地震激励频率与体系自振频率接近时,各种相互作用对水动力荷载有明显的影响。     

拱坝—地基动力体系的简化计算模型及其在地震作用上的动力反应分析

通过对拱坝地基的半夫限空间动力体系的分析,提出了拱坝－地基动力相互作用问题的简化求解途径,并结合小湾拱坝进行了实验分析。结果表明,这种直接应用于时域求解的简化模型,既反映了影响相互作用的主要因素,又使计算工作量大大减少,结果可靠合理,便于工程上的推广应用,同时为进一步进行非线性体系在时域中的简化计算打下了基础。     

大型渡槽动力设计方法研究

根据大型渡槽结构的特点,在缺乏适用的抗震分析模型前提下,提出支撑-渡槽-水伪三维流固耦合动力分析方法。模型基于结构动力分析理论和流固耦合分析理论,整体结构分析采用Newmark方法进行动力时程分析,分析中考虑渡槽结构整体受力性能,包括下部支撑结构、地基等多种因素的影响作用;渡槽-水耦合体子结构分析采用任意拉格朗日-欧拉(Arbitrary Lagrangian Eulerian,ALE)有限元方法进行动力分析,考虑渡槽-水的耦合相互作用,模拟渡槽中水体的大幅晃动作用,相应得出渡槽中动力压力值及其分布。以某排架支撑矩形渡槽为例,采用本文提出的伪三维模型进行地震时程分析,计算结果与三维模型计算结果吻合良好。本文提出的伪三维动力分析方法计算效率高,满足渡槽结构抗震设计要求,便于工程应用,是大型渡槽结构动力分析研究和抗震设计的实用静、动力分析方法。     

圆柱体形地基模型及与结构相互作用的样条函数解法

本文根据工程中大量遇到的圆形截面结构,建立了圆柱体形地基模型,并用B样条基函数来表征模型的位移。由于所设函数的合理性,使在一般荷载作用下圆心处的位移保持连续,应力应变不再奇异,且具有待定系数少、精度高等特点,使庞大的三维问题能在一般微机上求解。文中对地基-结构相互作用时地基人工边界的设置及范围进行了大量计算,得到了一些规律性的结果。