《飽和砂土與結構動力相互作用的建模與高效分析方法》是依託南京航空航天大學，由陳少林擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：飽和砂土與結構動力相互作用的建模與高效分析方法
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳少林
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
為了揭示飽和砂土地基上結構震害機理以及滿足性態設計對結構地震回響預測的要求，需要考慮飽和砂土-基礎-結構之間的動力耦合效應以及無限地基土的輻射效應。現有分析方法的低效性難以勝任這一大型複雜三維系統的地震回響分析，使得現有研究工作集中在對結構或飽和土體的簡化建模分析上，其分析結果滿足不了抗震設計的需要。因此，需要尋求一種高效分析方法。本項目擬發展一種解耦高效的數值分析方法，並通過理論分析、數值模擬和模型試驗，研究強震作用下飽和砂土地基上結構的震害機理。主要內容包括：（1）導出適合於飽和砂土的靜-動力統一人工邊界；（2）在每一時步將結構分析和土體分析進行解耦，發展一種三維飽和砂土-基礎-結構動力相互作用高效分析方法；（3）通過離心機振動台試驗，對該分析方法和模型進行驗證。該研究將為飽和砂土地基上重大工程的抗震設計提供理論依據，並使得解決涉及飽和砂土與結構物動力相互作用的實際工程問題成為可能。
結題摘要
為了揭示飽和砂土地基上結構震害機理以及滿足性態設計對結構地震回響預測的要求，需要考慮飽和砂土-基礎-結構之間的動力耦合效應以及無限地基土的輻射效應。現有分析方法的低效性難以勝任這一大型複雜三維系統的地震回響分析，使得現有研究工作集中在對結構或飽和土體的簡化建模分析上，其分析結果滿足不了抗震設計的需要。因此，需要尋求一種高效分析方法。本項目擬發展一種解耦高效的數值分析方法，並通過理論分析、數值模擬，研究強震作用下飽和砂土地基上結構的震害機理。主要內容包括：（1）發展了一種適合於飽和砂土的靜-動力統一人工邊界；（2）根據解耦思想，發展了一種分析土體非線性反應的高效分析方法，並用於二維土體的非線性散射分析中；（3）發展了一種飽和地基基礎阻抗函式的時域求解方法，可以考慮飽和土和乾土交錯複雜土層情形。分別討論了泊松比、孔隙率、滲透係數、埋深和地下水位對無量綱動力柔度的影響。與以往方法相比，該方法可以考慮複雜地基情形和不規則基礎形式；（4）發展了一種分析三維土-結動力相互作用的時域直接方法。該方法採用集中質量顯式有限元和透射人工邊界模擬無限域地基，上部結構採用隱式有限元方法進行分析，實現土與結構系統在地震作用下的整體分析。地基和上部結構可採用不同的時間步距進行分析，可大大提高效率。通過算例，驗證了該方法的可行性；該研究將為飽和砂土地基上重大工程的抗震設計提供理論依據，並使得解決涉及飽和砂土與結構物動力相互作用的實際工程問題成為可能。
