基于OpenSees的地震动对软土震陷影响研究

论文摘要

软土震陷是由地震引起软土软化而产生地面或地基沉陷的现象,是软土地区发生的主要地基震害之一。我国软土分布十分广泛,特别是在经济发达的沿海一带,大量建筑物修建在软弱地基上,给这一地区带来了潜在的地震灾害危险。因此,开展软土震陷相关研究,不仅有一定的科研意义,也具有较高的工程实用价值和社会意义。本文基于OpenSees的数值模拟研究方法,分别建立了二维与三维软土地基自由场地计算模型,通过改变地震动幅值、频谱特性以及地震动输入方式开展了对软土震陷的影响研究,阐述了不同地震动工况下软土地基的震陷响应,对比分析二维模型与三维模型对计算结果的影响。取得了如下主要结果:1、本文总结了软土震陷对工程造成的危害,从软土震陷的评估及判别、机理以及影响因素、计算方法等方面评述了软土震陷的研究现状。2、简要介绍了OpenSees有限元软件的基本情况,较详细的介绍了本文计算采用的材料本构关系（PIMY本构模型）、土体单元（FourNodeQuad u-p单元、Brick u-p单元）、边界条件（qual DOF）,为后续研究工作奠定了基础。3、选择合适的模型尺寸、网格单元尺寸、边界约束条件、土体单元材料、本构模型及静动加载方式分别建立高效稳定可靠的二维、三维软土场地数值计算模型。通过改变地震动峰值加速度、频谱特性、输入方式,分析二维、三维软土地基模型在上述不同影响因素下的震陷量,研究地震动参数对软土震陷的影响。结果显示,震陷受到地震动幅值的影响,PGA越大,震陷量越大;地震动低频分量对软土震陷起到了决定性作用;水平+竖向输入地震动的计算结果最接近实际情况。4、从地震动峰值、频谱特性、输入方向对比分析了二维、三维模型数值计算结果,讨论两种计算方法的合理性。结果表明,三维模型计算震陷结果大于二维模型计算结果,且具有一定的合理性。但三维模型计算时间长,对计算机性能配置要求高,不及二维模型高效。最后,本文总结了主要研究工作并对今后的研究工作进行了展望。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 研究目的及意义
•   1.2 国内外研究现状
•   1.3 本文内容与安排
• 第二章 OpenSees的数值分析方法
•   2.1 OpenSees简介
•   2.2 材料本构关系
•   2.3 土体单元
•   2.4 边界条件处理
•   2.5 本章小结
• 第三章 基于二维模型的地震动参数对软土震陷的影响研究
•   3.1 二维计算模型
•   3.2 输入地震动
•   3.3 PGA对软土震陷的影响
•   3.4 频谱特性对软土震陷的影响
•   3.5 输入方式对软土震陷的影响
•   3.6 本章小结
• 第四章 基于三维模型的地震动对软土震陷的影响
•   4.1 三维计算模型
•   4.2 PGA对软土震陷的影响研究
•   4.3 频谱特性对软土震陷的影响研究
•   4.4 输入方式对软土震陷的影响研究
•   4.5 本章小结
• 第五章 二维、三维数值模拟结果对比
•   5.1 输入不同地震动峰值结果的对比分析
•   5.2 不同地震动频谱特性结果对比
•   5.3 不同地震动输入方向结果对比
•   5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
•   6.1 主要工作与结论
•   6.2 未来工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 硕士期间参加的科研项目
• 攻读硕士期间发表的文章

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 辜俊儒

导师: 李平,刘红帅

关键词: 二维模型,三维模型,地震动频谱特性,地震动输入方向

来源: 防灾科技学院

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 防灾科技学院

基金: 中央高校创新团队“软土震陷特征的离心振动台试验研究”(ZY20160106)项目,国家自然科学基金项目“基于动态离心模型和数值模拟的河谷场地放大效应研究”(51508096)项目

分类号: TU435

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