《非一致地震激勵下長隧道多尺度動力分析方法》是依託上海交通大學，由禹海濤擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：非一致地震激勵下長隧道多尺度動力分析方法
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：禹海濤
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
近年長隧道結構震害頻發，考慮地震動空間非一致性對長隧道地震回響具有較大影響，但傳統方法難以真實反映長隧道的非一致地震回響，對實際存在的多尺度動力問題缺乏研究。本項目以長隧道結構為研究對象，交叉融合隧道動力學、地震工程學及多尺度科學等學科，採用理論分析和數值模擬相結合的研究方法，系統研究非一致地震激勵下長隧道多尺度動力分析方法。開展基於並發多尺度原理構造結構多尺度建模方法，提出考慮地震動非一致性的長隧道多尺度模型的有效離散化方法；建立不同尺度域間的約束關係，推導多尺度動力控制方程；提出長隧道多尺度動力問題的混合時步高效算法，建立與材料非線性等因素相對應的計算穩定性條件和收斂準則；採用損傷理論建立混凝土動力損傷本構模型，實現考慮損傷劣化特性的非一致地震激勵下長隧道多尺度動力分析。項目研究有助於完善我國地下結構抗震理論和方法，為長隧道結構抗震計算和分析提供科學依據。
結題摘要
本項目的最大創新之處在於將多尺度理論和方法引入到長隧道結構的非一致地震回響激勵模擬和實現中。首先，基於並發多尺度原理構建了長隧道多尺度建模方法和動力分析模型，綜合考慮地震波頻譜、介質視波速和行波效應等影響因素，建立了考慮地震動非一致性的模型空間有效離散化方法；其次，以橋域耦合理論為基礎，引入拉格朗日乘子將不同尺度區域之間的約束關係，通過能量勢函式隱含到動力方程中，推導出不同尺度域的動力控制方程；再次，基於中心差分法，採用不同時間步長來求解不同尺度域，提出了用於地下結構多尺度分析的混合時間步算法，可以高效求解所建立的多尺度動力耦合體系；最後，以實際工程為套用實例，通過與傳統的位移耦合方法的對比分析，說明了該多尺度方法用於地下結構動力分析的可行性以及對消除高頻波虛假反射的有效性。本項研究是多尺度理論和方法在長隧道結構抗震分析中的初步探索，有助於完善我國地下結構抗震理論和方法，具有重要的科學理論價值和創新性。
