高聳塔體結(jié)構(gòu)抗震分析的動力相互作用研究.pdf

1、塔體結(jié)構(gòu)-基礎(chǔ)-地基以及水體是一個復(fù)雜的動力相互作用系統(tǒng)。面向工程設(shè)計的需要，從結(jié)構(gòu)力學法的基本原理出發(fā)，主要考慮結(jié)構(gòu)體在水平剪力及彎矩作用下的剪切與彎曲變形，或在豎向載荷作用下的軸向變形，而建立起來的多質(zhì)點簡化體系模型，在目前水工結(jié)構(gòu)(以重力壩為代表)及高聳結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計過程中，較有限元等以新技術(shù)為基礎(chǔ)的設(shè)計方法而言，簡便而有著更廣泛的應(yīng)用。但多質(zhì)點簡化力學模型往往以簡化處理為特征，諸多動力影響因素被過度簡化。據(jù)此，以研究復(fù)雜因素對高

2、聳塔體結(jié)構(gòu)抗震動力分析的影響為目的，本文基于高聳結(jié)構(gòu)多質(zhì)點簡化模型，從地基因素對結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)的影響，地基和動水等復(fù)雜因素對結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)的影響，到有限元模型的動力響應(yīng)分析及地基土集總參數(shù)模型的進一步完善等方面，開展了一系列研究工作： 1.基于高聳塔體結(jié)構(gòu)多質(zhì)點簡化力學模型，從結(jié)構(gòu)體柔度陣出發(fā)提出了簡便統(tǒng)一形式的地基邊界及動水處理模式，著重對比了剛性地基、伏格特彈性地基及10與18集總參數(shù)模型表征的無限地基模型等不同地基模型的取值及

3、其對結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)的影響。 2.在無限地基模型的基礎(chǔ)上，在節(jié)點附加質(zhì)量、Westergarrd動水、Housner模型等不同動水壓力簡化導出模型基礎(chǔ)上數(shù)值對比分析不同水位條件對結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)的影響。 3.利用大型數(shù)值分析軟件ANSYS進行高聳塔體結(jié)構(gòu)有限元模型的動力分析。并對無限地基集總參數(shù)模型進行了進一步的研究：利用ANSYS實現(xiàn)了三維無限地基集總參數(shù)模型的模擬，針對常規(guī)的共軛方向法進行無限地基集總參數(shù)模型參數(shù)優(yōu)化時的一些

4、缺陷，采用了簡單易行的差分進化算法(DE)進行集總參數(shù)模型的參數(shù)優(yōu)化。 在數(shù)值結(jié)果詳細對比的基礎(chǔ)上，可明確結(jié)構(gòu)安全性的可信區(qū)間，為保證必要的抗震能力安全儲備提供依據(jù)。結(jié)合工程實例，在簡便力學模型的基礎(chǔ)上，以時程法分析了結(jié)構(gòu)的抗震性能，探討結(jié)構(gòu)-地基-水體的復(fù)雜動力相互作用，計算量小，利于工程人員接受，也是傳統(tǒng)簡便設(shè)計方法向考慮以復(fù)雜因素為基礎(chǔ)的新設(shè)計方法過渡的體現(xiàn)。此外，對于完善傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)力學設(shè)計方法及其動力分析計算過程，也具有重