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随着城市化进程的加速,在相对狭小的区域内建造邻近的建筑结构已很普遍,如密集的建筑群、相邻的地铁轨道等。这时相邻结构的基础通过地基土联系在一起,形成了一个完整开放的结构体系。在外荷载的作用下,不仅单个基础与地基土之间存在着动力相互作用,而且相邻基础之间通过地基土的连接也同样存在着动力相互作用。
《土与结构动力相互作用的半解析方法》旨在基于子结构法的概念系统地介绍研究地震作用下土与基础的动力相互作用的半解析方法。全书共分11章。
第1章对土与结构相互作用的理论基础、研究方法以及研究成果作了全面阐述,有助于读者更好地了解该课题的研究现状。
第2章介绍了结构动力学基础知识,为后续章节中弹性半空间、桩基础以及上部结构运动方程的建立和应用提供基础,对该内容熟悉的读者可以直接跳过该部分。
第3、4章论述了作者提出的求解任意多个明置条形基础群振动阻抗的基础分割法,该方法不仅可以考虑单个条形基础与地基的相互作用,还可以考虑基础群之间的动力相互作用。
第5章总结了求解明置块体基础振动阻抗的锥体模型,该模型为简化的等效力学模型,具有计算简单且能满足工程精度要求的特点。
第6、7章论述了作者提出的求解单桩及群桩基础振动阻抗的双剪切模型,该模型弥补了传统Winkler地基模型中土体变化不连续的缺陷,也克服了传统欧拉梁模型中桩身变形不连续及转动惯性忽略不计的缺点。
第8章论述了作者提出的将频域振动阻抗等效时域化的切比雪夫递归集总参数模型,该模型不仅能够很好地描述阻抗函数的频率相关性,还能避免拟合复杂函数时因阶次较高引起的数值振荡问题,且可根据拟合精度的需求进行递归扩展。
第9~11章详细介绍了应用子结构法研究考虑土与结构动力相互作用效应的建筑结构、渡槽结构以及圆柱形储液罐结构动力学特性及其地震响应问题。
作
《土与结构动力相互作用的半解析方法》
周叮,王珏 著
ISBN 978-7-03-063293-7
责任编辑:惠雪 高慧元
高效率的土与结构动力相互作用分析方法一直是工程抗震设计所迫切需要的。本书详细介绍了基于解析法的明置条形基础、块状基础、单桩基础以及群桩基础的振动阻抗最新研究成果,通过建立振动阻抗的等效递归集总参数模型,应用子结构法研究地基基础上建筑结构、渡槽结构和储液罐结构的动力学特性及其地震响应。 本书可作为结构工程、地基工程、岩土力学、防灾减灾工程、地震工程以及机械振动工程专业的高等院校研究生教学用书,也可作为科研院所研究人员的科研参考书。 向上滑动阅览 目录 前言
第1章 绪论 1
1.1 工程背景与研究意义 1
1.2 土与结构动力相互作用的研究方法概述 2
1.3 结构基础的振动阻抗研究 4
1.3.1 块式基础 4
1.3.2 桩基础 8
1.4 上部结构动力响应研究 10
1.5 本书的主要内容 12
参考文献 14
第2章 结构动力学基础 19
2.1 振动的基本概念 19
2.1.1 振动的分类 19
2.1.2 振动分析的方法 21
2.2 离散系统的振动 22
2.2.1 单自由度系统运动方程 22
2.2.2 多自由度系统运动方程 23
2.2.3 动力时程分析数值方法 25
2.3 连续变形体的振动 26
2.3.1 连续变形体的描述及变量定义 26
2.3.2 弹性体的波动方程 29
2.3.3 伯努利-欧拉梁的横向振动方程 30
2.3.4 铁摩辛柯梁的振动方程 32
参考文献 34
第3章 任意多个明置条形基础的垂直振动阻抗研究 35
3.1 理论推导 35
3.1.1 模型介绍 35
3.1.2 弹性半空间垂直荷载的格林函数 37
3.1.3 任意多个浅基础竖向振动阻抗 40
3.2 方法验证 44
3.2.1 收敛性 44
3.2.2 算例验证 45
3.3 参数分析 46
3.3.1 基础应力分布 46
3.3.2 距宽比对相邻基础振动阻抗的影响 48
3.3.3 三个明置基础的振动阻抗 49
3.4 本章小结 50
参考文献 50
第4章 任意多个明置条形基础的水平-摇摆耦合振动阻抗研究 52
4.1 理论推导 52
4.1.1 模型介绍 52
4.1.2 弹性半空间垂直荷载的格林函数 54
4.1.3 任意多个浅基础竖向振动阻抗 55
4.2 方法验证 60
4.2.1 收敛性 60
4.2.2 算例验证 60
4.3 参数分析 63
4.3.1 基础应力分布 63
4.3.2 距宽比对相邻基础振动阻抗的影响 65
4.3.3 三个明置基础的振动阻抗 66
4.4 本章小结 67
参考文献 68
第5章 基于锥体模型的明置块体基础阻抗简化分析 69
5.1 静力条件下的锥体模型参数 69
5.1.1 明置基础锥体模型的平动静刚度 70
5.1.2 明置基础锥体模型的转动静刚度 71
5.1.3 静力条件下锥体模型的纵横比 72
5.2 基于锥体模型的明置基础阻抗函数 73
5.2.1 平动锥体的阻抗函数 73
5.2.2 转动锥体的阻抗函数 75
5.2.3 基于锥体模型的明置基础阻抗函数简化公式 77
5.3 算例分析 78
5.3.1 验证算例 78
5.3.2 参数分析 80
5.4 本章小结 81
参考文献 82
第6章 考虑双剪切效应的成层土与单桩动力相互作用模型 83
6.1 模型介绍及基本假定 83
6.2 单桩水平振动解析解 84
6.2.1 振动控制方程及传递矩阵 84
6.2.2 桩底边界条件及阻抗 88
6.2.3 桩身内力 89
6.3 与现存模型的比较 89
6.3.1 对比算例 89
6.3.2 桩基础模型验证 90
6.3.3 地基模型验证 91
6.4 参数分析 92
6.4.1 桩身长径比对振动阻抗的影响 92
6.4.2 边界条件对振动阻抗的影响 93
6.4.3 土体剪切对振动阻抗的影响 94
6.4.4 土体成层性对振动阻抗的影响 95
6.4.5 无量纲频率对桩身内力的影响 96
6.5 本章小结 97
参考文献 98
第7章 基于双剪切模型的成层土与群桩水平振动 99
7.1 模型介绍及基本假定 99
7.2 桩-土-桩动力相互作用因子 100
7.2.1 理论推导 100
7.2.2 算例验证 107
7.2.3 参数分析 108
7.3 群桩振动及桩身内力 114
7.3.1 理论推导 114
7.3.2 算例验证 116
7.3.3 参数分析 117
7.4 本章小结 120
参考文献 121
第8章 基于切比雪夫复多项式的递归集总参数模型 122
8.1 切比雪夫多项式的定义 122
8.2 切比雪夫递归集总参数模型 123
8.2.1 基础的动力柔度函数 123
8.2.2 切比雪夫复多项式分式的拟合 124
8.2.3 模型参数的确定 125
8.3 与现存模型的比较 127
8.4 模型的应用 129
8.4.1 不规则形状的浅基础 129
8.4.2 群桩基础 132
8.4.3 相邻基础 136
8.5 本章小结 137
参考文献 138
第9章 基于子结构法的土与建筑结构动力相互作用时域分析 139
9.1 理论推导 139
9.2 算例验证 142
9.3 群桩基础建筑结构的地震响应影响分析 144
9.3.1 地震作用下土与群桩基础建筑结构的计算参数 144
9.3.2 土-群桩基础动力相互作用模拟 146
9.3.3 考虑土与群桩基础动力相互作用的建筑结构动力分析 147
9.4 本章小结 149
参考文献 149
第10章 基于子结构法的土与带隔板矩形渡槽结构动力相互作用时域分析 150
10.1 理论推导 150
10.1.1 模型介绍 150
10.1.2 水平晃动响应 151
10.2 土/基础-渡槽-流体耦合模型 157
10.3 模型验证 159
10.3.1 土-基础集总参数模型 159
10.3.2 流体晃动等效力学模型 161
10.3.3 土/基础-结构-流体耦合模型 162
10.4 参数分析 164
10.4.1 土体对体系自振频率的影响 165
10.4.2 隔板对体系自振频率的影响 166
10.4.3 隔板对结构响应的影响 168
10.4.4 土体对结构响应的影响 170
10.5 本章小结 171
参考文献 172
第11章 基于子结构法的土与圆柱形储液罐结构相互作用的时域分析 173
11.1 理论推导 173
11.1.1 模型介绍 173
11.1.2 动力响应 174
11.1.3 两质点模型 178
11.1.4 三质点模型 179
11.2 土/基础-储罐-流体耦合模型 180
11.3 模型验证 184
11.3.1 集总参数模型验证 184
11.3.2 土/基础-储罐-流体耦合体系模型验证 185
11.4 数值分析 188
11.4.1 自振特性分析 188
11.4.2 地震响应分析 190
11.5 本章小结 195
参考文献 195
(本文编辑:王芳)
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