基于黏弹性人工边界的拱坝动力响应分析
高速列车振动荷载下立体交叉隧道结构动力响应分析
ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｖ ｉ ｂｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｌ ｏ ａ ｄ
ＬＩ Ｕ Ｑｉ ａ ｎ ｇ 。 Ｓ ＨＩ Ｃｈ ｅ ｎ ｇ － ｈ ｕ ａ ， Ｐ ＥＮＧ Ｌｉ — ａｉ ｒ ｎ ， ＹＡＮＧ Ｗｅ ｉ — ｃ ｈ ａ ｏ ， ＫＡＮＧ Ｌｉ — ｐ ｅ ｎ ｇ
高 速 列 车 振 动荷 载下 立 体 交 叉 隧道 结 构 动 力 响应 分 析
刘 强 ， 施 成华 ， 彭立敏 ， 杨伟超 ， 康立鹏
土木工程学院 ， 湖南 长沙 （ １ ． 中南 大学 ４ １ ０ ０ ７ ５ ； ２ ． 高速铁路建造技术 国家工程实验室 ， 湖南 长沙 ４ １ ０ ０ ７ ５ ）
摘
要： 文章运用有限元方法建立 了高速铁路立体交叉 隧道数值计 算模型 ， 分析 了高速列 车振动荷载 下交叉
隧道结构的动力响应特性 ， 探讨 了围岩级别 、 行车速度 、 列车通 车方式 、 隧道交叉 角度 以及 岩柱高度等 参数对 下穿隧道衬砌结构动力响应变化规律的影响 研究结果表 明 ： 围岩级别 、 行 车速 度及列车通 车方式 对下穿 隧 道动应力响应影响较大 ； 下 穿隧道衬砌结 构的竖向位移 、 竖 向加 速度 、 第一 主应力及第 三主应 力随着围岩级别 提高 、 行 车速度增加 、 行车方式改变而增大 ， 随着岩柱高度增加 而减小 ； 随着交叉 角度增加 ， 衬砌 结构变形 、 加 速度及第三 主应力峰值有所减小 ， 但第一 主应力峰值增加 ， 这对于抗 压强度 大于抗拉强度 的混凝 土结 构是不
地震动峰值速度与峰值加速度对重力坝动力响应影响
地震动峰值速度与峰值加速度对重力坝动力响应影响胡良明;朱军福;孙奔博【摘要】基于有限元结合应力型黏弹性人工边界的方法,建立了丰满水电站重建工程挡水坝段有限元数值模型,分析了地震动0°输入时不同峰值速度和峰值加速度对重力坝地震反应的影响.结果表明,地震动峰值速度对坝体参考点位移、应力的影响程度明显大于地震动峰值加速度;随着地震动峰值速度的增加,坝体各参考点顺河向位移和竖直向位移都呈现出逐渐增加的趋势;第一主应力和第三主应力分别在坝踵和坝趾处影响程度大.【期刊名称】《水力发电》【年(卷),期】2019(045)007【总页数】6页(P66-71)【关键词】峰值速度;峰值加速度;重力坝;位移;应力;动力响应;丰满水电站重建工程【作者】胡良明;朱军福;孙奔博【作者单位】郑州大学水利与环境学院,河南郑州450001;郑州大学水利与环境学院,河南郑州450001;天津大学建筑工程学院,天津300072【正文语种】中文【中图分类】TV3140 引言地震能够直接对水工结构造成损坏，进而对人民生命财产及国家经济造成难以计量的损失。
长期以来，众多专家学者在地震动峰值加速度对水工结构的影响研究较多，关于峰值速度对混凝土重力坝动力响应的研究较少。
陈健云等[1，2]研究了地震峰值加速度与高拱坝坝体位移、损伤之间的关系，研究结果表明随着地震动强度增加，高拱坝坝体损伤逐渐局部化，由坝体表面向坝体内部发展；孔宪京等[3]以地震峰值加速度PGA为地震动参数研究高面板堆石坝，结果表明高面板堆石坝在地震峰值加速度为0.2 g和0.3 g时会发生一定概率的轻度破坏，较大地震0.6 g时坝体完全破坏；任晓丹[4]模拟了混凝土高坝地震灾变，得到混凝土高坝除了开裂和损伤外有可能发生倒塌灾害；在以上研究基础上，本文结合大有限元软件ANSYS，建立了丰满水电站重力坝挡水坝段的有限元模型，通过此模型模拟0°入射时不同地震动峰值速度对重力坝坝体的地震反应的影响，得到了一些有工程意义的结论，对其他同类型工程设计及安全运行具有参考价值。
基于无限元边界模型的高拱坝损伤开裂数值分析
基于无限元边界模型的高拱坝损伤开裂数值分析杜玉涛; 朱彤【期刊名称】《《人民长江》》【年(卷),期】2019(050)009【总页数】6页(P175-179,213)【关键词】辐射阻尼; 有限元—无限元; 无质量地基; 拱坝; 抗震分析【作者】杜玉涛; 朱彤【作者单位】大连理工大学海岸及近海工程国家重点实验室辽宁大连 116024【正文语种】中文【中图分类】P319近年来，一批300 m级的高拱坝在我国西南地区建设完成，西南地区地震烈度高，高拱坝的抗震安全问题尤其突出。
坝体抗震研究多采用动力模型试验方法和有限元数值模拟的方法[1-4]。
由于坝体—库水—地基相互作用的模型试验技术尚未成熟，学者多采用数值模拟的方法来研究这一问题。
数值模拟中通常采用无质量地基模型进行抗震分析，但由于未考虑地基的辐射阻尼效应，在工程中应用中是偏于保守的。
为真实反映坝体—地基的相互作用问题，研究者们现已取得了较多的研究成果，包括人工透射边界、比例边界有限元和黏弹性边界方法等[5-11]。
大岗山拱坝位于四川省境内，水平向设计地震峰值加速度为0.557 5 g，是目前我国高坝抗震设防之最，研究其地震响应具有重要意义。
本文采用有限元—无限元耦合模型(下文简称无限元边界模型)来解决坝体—地基相互作用问题，使远场地基边界能严格满足无穷远处位移为零的条件，不会造成地震波在截断边界处的反射误差。
燕柳斌用无限元边界模型模拟了重力坝地基，认为该方法在解决无限地基问题上是有效的[12]。
向前用无限元边界模型模拟了拱坝的无限地基，但其是从基岩处直接输入地震波时程，该方法会在固定边界引起失真的扰动[13]。
目前，无限元边界模型仅对内源振动问题比较有效，对外源入射问题还有待研究。
为了解决外源入射问题，戚玉亮等根据等效边界力的叠加原理，采用将地震动转换为等效应力的方法[14]。
黄胜等采用波场分解的原理给出了人工边界上地震荷载的等效计算公式[15]。
拱坝地震输入模型中黏弹性边界与黏性边界的比较
射应力波 图 分别是图 中 项和
项的
和 分别对应黏性边界和黏弹性边界情况下自由场
运动在竖立直杆底端的 弹簧 阻尼器上作用的入射 应力波 从图 可见 黏性边界的自由场输入方式
图 黏性边界与黏弹性边界条件下的边界力
和直接由速度波产生的应力波输入方式产生的在竖立直杆底端作用的入射应力波 除
有极
小误差外 其它时间段十分接近 对于黏性边界来说 自由场输入方法与应力波输入方式是一致的
表 两种边界条件下直杆不同部位最大速度反应及其误差
黏性边界
黏弹性边界
底部 中部 顶部
本文数值解? ? 理论解? ?
相对误差
本文数值? ?
理论解? ?
相对误差
大岗山拱坝的动力反应分析
为了进一步比较拱坝地震自由场输入模型中黏性边界与黏弹性边界对计算结果的影响 以大岗山
拱坝为例计算两种不同边界条件下的动力反应
坝体混凝土弹性模量
泊松比
容重 ? 坝基岩体分为 类 容重 ?
坝前计算淤砂高程
淤砂内摩擦角 浮容重 ?
表 大岗山大坝体型参数
高程?
拱冠中点至顶拱拱冠中点水平距离? 左岸曲率半径? 右岸曲率半径? 左岸拱端厚度? 拱冠梁厚度? 右岸拱端厚度? 左岸半中心角? 右岸半中心角? 左岸拱端弦长? 右岸拱端弦长?
元 四周边界节点在竖向被施加约束 瑞利阻尼系数
计算时间步长为
竖立直杆
的底部 中部和顶部速度反应如图 所示
从图 可知
后 速度波到达直杆的中间部位 后到达顶端 由于顶部是自由表面 在顶部
波放大了 倍 波在自由表面反射后 继续从直杆顶端向下传播 大约 后 因为黏滞边界的吸能效
果 波不再由底端向上反射 直杆各部位的速度反应为 这一计算结果与理论解是完全一致的 这一
地下结构静-动力分析中的人工边界转换方法研究
人工 边 界从广 义上 可 分 为静 力 人 工边 界 和 动力 人 工边 界 。静力 人工பைடு நூலகம்边界 由来 已久 ， 常有 固定边 界 、 通 滚 轴边 界 等 。动力 人 工 边 界 经 过 几 十 年 的 发 展 ， 已形 成
皋金项 目：国家 自然科学基金资助项 目（ １７ ４０ ； ５１８ ９ ） 重庆市 自然科学基金 项 目 （ Ｓ Ｃ， ０ ８ Ｂ０ ６） 重 庆 市 教 委 科 学 技 术 研 究 项 目 Ｃ Ｔ ２ ０ Ｂ ６６ ； （ Ｊ９ ４３ ； Ｋ ０００ ） 高等学校博士学科点专项科研基金 （０９ ５２ １０２ ２０ ５２ １００ ）
基于ABAQUS的粘弹性动力人工边界精确自动施加
力人 工边 界精确 自动施加 方法 ， 制 了相关 程 序 并进 行 了验 证． 例将 本 文方 法 和 通 常 的近似 施 编 算
加 方法进 行 了对 比分 析 ， 果表 明 ， 似施加 方 法会 引起 较大 计 算误 差 ， 文所提 出方 法 的施 加 简 结 近 本 便 性、 加精度 均优 于通 常 的近似 施加 方法． 施 关键词 ： 弹性 动力人 工边 界 ； ＡＢ 粘 ＡＱＵＳ 自动 施 加 ；
第３卷 ２
第 １ 期
三峡 大学 学 报 （ 自然 科 学 版 ）
Ｊ ｏ ｉ ａ Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｉ ． Ｎａ ｕ ａ ｃｅ ｃ ｓ ｆ Ｃｈ ｎ ｒ ｅ Ｇｏ ｇ ｓＵｎ ｖ （ ｔ ｒ ｌ ｉｎ ｅ ） Ｓ
Ｖ ０ ． ２ ＮＯ． １３ １ Ｆｅ ２ Ｏ ｂ． Ｏ１
中 图分 类 号 ： ３ ５ Ｐ １ 文 献标识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ ２９ ８ ２ １ ） １０ ２ —４ ｌ ７ —４ Ｘ（０ ０ ０ —０ ００
Ａｃ ｕ ａ ｅ Ａｕ ０ ａ ｃ ｒ ｔ ｔ 一 ｐｐｌｃ ｔｏ ｆ Ｖｉｃ ｅ ａ ｔｃ Ｄｙ ａ ｉ ｉ ａ ｉ ｎ Ｏ ｓ ｏ ｌ ｓ ｉ ｎ ｍ ｃ
２ ３０ ２ ８ ０。Ｃｈ ｎ ；４ ｉａ ．Ｃｈ ｎ ｄ ｏ ｏ ｒＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ｎ ｕ ｔｎ ｒ ｏ ａ ｉｎ，Ｂ ｉ ｎ ０ １ ０，Ｃｈｎ ） ｉａ Ｈｙ ｒ ｐ ｗｅ ｇｎ ｅ ｉｇ Ｃｏ ｓ ｌｉｇ Ｃｏ ｐ ｒ ｔ ｏ ｅｊ ｇ １ ０ ２ ｉ ｉ ａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔｈ ｉｃ ｅａ ｔ ｙ ａ ｃ ａ ｔ ｉｉ ｌｂ ｕ ｄ ｒ ｓ ｗｉ ｅ ｙ ａ ｐ ｉｄ ｉ ｈ ｙ ａ ｃ ａ ａ ｙ ｉ ｏ ｔ ｕ ｔ ｒ ～ ｓ ｒ ｃ ｅ ｖ ｓ ｏ ｌ ｓ ｉ ｄ ｎ ｍｉ ｒ ｉ ｃａ ｏ ｎ ａ ｙ ｉ ｃ ｆ ｄ ｌ ｐ ｌ ｎ ｔ ｅ ｄ ｎ ｍｉ ｎ ｌ ｓｓ ｆ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ｅ
基于黏弹性人工边界条件的岩质边坡动力反应分析
水利与建筑工程学报Joprnai of Watee Resoprees and Architectural Engineering 第3卷第（期2 0 2 1年2月Vol. 19 No. 1Feb. ,202)DOI ：19. 3969/C issc. 9672 - 1144.2021 61631基于黏弹性人工边界条件的岩质边坡动力反应分析景鹏旭6尹 超4,门丽君5,许杰夫6杨清逸4(1中国地震应急搜救中心，北京60042； 2.北京交通大学，北京60055；3.山西工程技术学院，山西阳泉045000 ；4.北京清控人居光电研究院有限公司，北京60089)摘要：基于数值分析方法,以二维岩质边坡为例，通过布置在边界处的弹簧和阻尼器构成黏弹性人工 边界条件,探讨边坡尺寸、形状以及地震波的类型对放大效应的影响。
结果表明地震波频率和坡角是地 震响应的决定性因素，坡高对于边坡特征点(坡脚、坡顶)的变化敏感性较低。
结论如下:对于同一地震 波频率，不同坡高对于地震放大效应的影响较小，差别仅在于边坡越高，坡脚距离坡顶的距离越长，这部分的动力响应越明显;对于同一边坡角度，随着入射地震波的频率越高,坡面的放大系数逐渐增加;对于 同一边坡高度，随着边坡的角度变陡,坡面的放大系数逐渐增加。
综上所述，在岩质边坡抗震设计时应 考虑放大效应的影响。
关键词：岩质边坡;黏弹性边界人工边界;放大效应;频率中图分类号：TU443 文献标识码：A 文章编号：372—134(2021)01—030—05Dynamic Response Analysis of Rock Slope Based onViscoelastic ArtificiaO Boundary ConditionJING Pengxu 1, YIN Chav -, MEN Lijun 5, XU Jiefu 1, YANG Qingyl 3(1. National Earthquake Response Support Service , Beijing 100049, China ；2. Beijing Jiaotong Universito , Beijing 140055 , China ；3. Shanxi Instituto r Techalogy , Yaagquaa , Shanxi 045400 , China ；4. Bejinq Tsinghua Holdings Humag Sethemenie Piqhhng Research Instituto Cn. ,Lth , Bejing 100089 , China)Abstrrci : BwS on tUe dumericai vOysis methoU , this pwer tafes a two - 47x 60X01 roch slope as an example , and discusses the inUuences of the size and shape of the slope and the type of seismic wavv on the ampliXcakon ebeO by forming a viscoelastic artificial bouudam condition with springs and dampem arraoaen at the boundarp. The msuVsshow that seismic wavv 001X0 and slope angle are the decisivv factori Ur seismic response , and slope height is less sehitav te Ovges in slope characteristic 00X01:0 ( slope U o W slope top) : The conclusions are as follows. F os the sameseismic wavv Uequency , diOerent slope heightu havv dss impact on the seismic ampliXcakon effect. The only (11X60- e n ee is that the highes the slope , the longe s the distance betwe e n the slope toe and the slope top , the more odvious thedynamic response of this pan. Fos the same slope angle , as the Uequency of the incident sb s mic wavv is highes , the slope amplification fOctos grafualip increases. Foe the same slope heighw as the slope angle becomes steepe, the slopeampliOcakon factor grafuakp increases. In summarp , the impacts of the amplification effect should be cousideren in theseismic design of roch slopes.Key w ord t : rrck slope ； viscoelastio boundary ； artiOciaO boundary ； ampliOcotion effeci ： frequency收稿日期：2222-S6-77 修稿日期：22229974基金项目：中国地震应急搜救中心青年基金（SJ1991 -作者简介:景鹏旭（699—）男，山西太原人，硕士，工程师，主要从事岩土工程、地震工程等方面的研究工作。
基于OpenSees的二维黏弹性边界单元开发及应用
基于OpenSees的二维黏弹性边界单元开发及应用高毅超;刘阳;梅真【摘要】A two-dimensional (2D) viscoelastic boundary element, VS2D2Bar, was developed based on the open source finite element package OpenSees. The applicability of the 2D viscoelastic boundary element was verified with a numerical example, and it was applied to the seismic response analysis of a gravity dam. Numerical results demonstrate that the peak dynamic response of the dam body according to the viscoelastic boundary element model greatly decreases in contrast to that obtained from the massless foundation model with fixed boundary conditions. As a result, the radiation damping effect of the infinite foundation should be considered in seismic response analysis of gravity dams. The results also show that OpenSees is applicable to the seismic response analysis of gravity dams. With a high efficiency in programming and debugging, OpenSees can be easily extended to the static and dynamic analysis of complex hydraulic structures.%基于有限元开源软件OpenSees开发了二维黏弹性边界单元VS2D2Bar,采用数值算例验证了该二维黏弹性边界单元在程序实现上的正确性,并将其应用于重力坝地震响应分析。
静、动力分析中的一种初始地应力场平衡方法
静、动力分析中的一种初始地应力场平衡方法作者：郭亚然石文倩李双飞蒋录珍来源：《河北工业科技》2018年第03期摘要：初始地应力场的平衡对于正确分析模拟具有围压依赖性和接触的问题尤其重要，准确模拟初始应力场是后续岩土工程动力响应分析正确与否的关键。
为了实现岩土工程分析中初始竖向位移为零，且初始应力场不影响后续动力分析结果，基于ABAQUS软件，提出一种静、动力分析问题中的初始地应力场平衡方法。
首先将人工边界考虑为固定边界，施加重力场，并求出边界节点上的反力；其次，将节点上的反力施加在黏弹性人工边界模型场地中，进行初始应力场平衡；最后，进行动力分析，并用理论解来验证计算结果。
结果表明：固定边界情况下初始地应力平衡效果好，但不适用于动力分析；黏弹性边界情况下，初始地应力较大，并会影响动力分析结果；将固定边界情况下的边界节点反力施加在黏弹性边界模型上，既能够实现初始应力场较好地平衡，又不会影响动力分析结果。
因此，提出的静、动力问题分析的初始应力场平衡方法合理并且有效，可为后续的岩土工程动力响应分析提供参考。
關键词：地下工程；初始地应力；静、动力分析；黏弹性人工边界条件；ABAQUS中图分类号：TU431文献标志码：Adoi： 10.7535/hbgykj.2018yx03007地应力是存在于地壳中未受工程扰动的天然应力，也称初始地应力，广义上也指地球体内的应力。
初始地应力场必须以“零”位移场的状态输入到有限元计算模型以开展后续的计算分析[1]，这称为初始地应力场平衡。
在基坑、地下结构、挡土墙等岩土工程分析，以及土体固结分析[2]中，都需要平衡初始地应力。
初始应力场对于正确分析模拟具有围压依赖性和接触问题尤为重要，如接触面和目标面间的库仑摩擦力与层间摩擦系数、法向应力和切向刚度均有关[3]。
同时，在土-结构（以下简称土结）动力相互作用分析研究中，定义了土与结构的接触界面上的主从接触面单元来模拟接触面上的滑移、脱开或闭合等接触现象。
三维黏弹性静_动力统一人工边界_刘晶波
966 中国科学E辑工程科学材料科学2005, 35(9): 966~980三维黏弹性静-动力统一人工边界*刘晶波李彬(清华大学土木工程系, 北京 100084)摘要提出了一种发展静-动力统一人工边界的方法, 基于黏弹性动力人工边界和半无限空间中静力问题的基本解, 建立了对动力问题和静力问题均适用的三维黏弹性静-动力统一人工边界.关键词人工边界半无限空间开放系统土-结构相互作用土木工程中的结构-地基系统是一个开放系统, 静力分析和动力分析均涉及半无限地基的模拟问题, 因此合理设置人工边界成为解决土-结构相互作用等问题的关键. 广义上讲, 人工边界可以分为静力人工边界和动力人工边界. 其中静力人工边界由来已久, 比如固定边界、滚轴边界等. 而目前广泛应用的动力人工边界主要是基于单侧波动概念的局部人工边界, 比如黏性边界[1]、黏弹性边界[2~4]1)、透射边界[5]等. 其中黏性边界概念清楚、简单方便, 因而得到了广泛应用[1,6]; 但黏性边界精度不高, 且存在低频失稳问题[3]. 相比而言, 黏弹性边界可以约束动力问题中的零频分量, 能够模拟人工边界外半无限介质的弹性恢复性能, 具有良好的稳定性和较高的精度[2,4]. 目前对需要综合考虑静力效应及动力效应的工程问题普遍采用的方法是分别采用静力人工边界和动力人工边界对静力问题和动力问题分别进行计算, 叠加后得到完整的结果. 但由于叠加原理仅在线弹性小变形范围内适用, 原则上不能应用于涉及非线性或大变形问题的分析, 比如大型拱坝的强地震反应分析、需考虑P-∆效应的高层结构-地基系统的地震反应分析、地下结构-地基系统的静力效应对其动力特性的影响分析等. 因而有必要发展既适用于动力问题又适用于静力问题的静-动力统一人工边界.一般情况下, 动力人工边界和静力人工边界是分别基于动力学和静力学的基本理论建立的, 因而试图从基本理论出发建立静-动力统一人工边界存在着很2004-11-29收稿, 2005-05-04收修改稿*国家973项目(批准号: 2002CB412706)和国家自然科学基金(批准号: 50478014)资助项目1)刘晶波, 王振宇, 杜修力. 波动问题中的三维时域粘弹性人工边界. 工程力学, 2005, 待发表第9期 刘晶波等: 三维黏弹性静-动力统一人工边界 967大的难度. 可行的方法是首先基于动力学(静力学)基本理论, 建立适用于动力问题(静力问题)分析的动力(静力)人工边界; 然后对其进行修正, 使之能够适用于静力问题(动力问题)的分析. 本文将根据这一思路, 基于现有的黏弹性动力人工边界来建立静-动力统一人工边界.1 黏弹性动力人工边界及其鲁棒性分析为了克服黏性动力人工边界精度不高和低频漂移失稳等缺点, Deeks [2]、刘晶波等人[3,4]在假定散射波为二维柱面波的基础上提出了二维黏弹性动力人工边界, 刘晶波等人1)在假定散射波为三维球面波的基础上提出了三维黏弹性动力人工边界. 上述二维和三维黏弹性动力人工边界可以等效为在人工截断边界上设置连续分布的并联弹簧-阻尼器系统, 其中弹簧元件的弹性系数b K 及黏性阻尼器的阻尼系数b C 的计算公式如下:,b G K R α= (1) ,b C c ρ= (2) 式中, ρ和G 分别表示介质的质量密度和剪切模量; R 表示散射波源至人工边界的距离; c 表示介质中的波速, 法向人工边界c 取P 波波速p c , 切向人工边界c 取S 波波速s c ; 参数α根据人工边界的类型及设置方向参照表1取值, 为叙述方便, 在以下的分析中也将人工边界法向和切向的参数α分别记为n α和t α. 显然, 当α取零或R 趋于无穷大时, 弹性系数b K 等于零, 黏弹性动力人工边界即退化为黏性动力人工边界.表1 黏弹性动力人工边界中参数α 的取值类型方向 α平面内法向 2.0 二维人工边界平面内切向 1.5出平面切向 0.5法向4.0 三维人工边界 切向 2.0黏弹性动力人工边界可以方便地与有限元方法结合使用, 只需在有限元模型中人工边界节点的法向和切向分别设置并联的弹簧单元和阻尼器单元[7]1). 以三维黏弹性动力人工边界为例, 具体的实施方法如图1所示. 图中坐标X 和Y 向为人工边界面的切向, Z 向为法向, 弹簧单元的弹性系数K 及阻尼器单元的阻尼系数C 可以根据(1)和(2)式简单地取为1) 见966页脚注968 中国科学 E 辑 工程科学 材料科学 第35卷,i G K A R α=∑ (3) ,i C c A ρ=∑ (4) 式中,∑i A 为人工边界节点所代表的面积, 即图1虚线所包围部分.图1 三维黏弹性动力人工边界的有限元实现下面通过三维线弹性无限空间中的内源问题算例来分析一下三维黏弹性动力人工边界的鲁棒性. 计算模型如图2(a)所示, 介质的质量密度1=ρ, 剪切波速c s = 4, Possion 比v = 0.25. 荷载)(t P 取为Dirac δ函数的有限差分近似, 即 44444113()16()464(1),424G G G G G δττττττ⎡⎤⎛⎞⎛⎞⎛⎞=−−+−−−+−⎜⎟⎜⎟⎜⎟⎢⎥⎝⎠⎝⎠⎝⎠⎣⎦ (5) 式中, /t T τ=为无量纲时间, T 为持续时间(本算例取 1.0 s T =), )()(34τττH G =, )(τH 是Heaviside 阶跃函数. 理论上采用以加载点为球心的球面形状的人工边界可以取得更好的模拟效果, 但为模型处理方便, 实际工程中在进行土-结构动力相互作用分析时往往采用平面形式的人工边界. 本算例也采用平面人工边界, 各人工边界面坐标方程分别为5.0±=b x , 5.0±=b y 和5.0±=b z , 即计算范围取0.5,,0.5x y z −≤≤, 有限元网格尺寸05.0=∆=∆=∆z y x . 为操作方便, 在每一个平面人工边界上R 简单地取同一值, 本算例取为加载点至人工边界面的垂直距离, 即0.5R =. 改变(1)式给出的弹性系数b K 的取值即可研究黏弹性动力人工边界的鲁棒性, 计算时取参数t n αα2=分别为4.0, 2.0, 4/3, 1.0和0.0, 其中, n α取4.0和0.0时分别对应于三维黏弹性动力人工边界和黏性动力人工边界. 图2(b)给出第9期 刘晶波等: 三维黏弹性静-动力统一人工边界 969了观测点)2.0,2.0,2.0(的z 向位移时程. 根据图2(b)可知, 当02 4.0n t αα<=≤时, 黏弹性动力人工边界的精度均优于黏性动力人工边界, 而且当1.02 2.0n t αα<=≤时, 黏弹性动力人工边界具有良好的精度. 以上分析结果表明黏弹性动力人工边界具有良好的鲁棒性, 这为通过修正弹性系数b K 来发展静-动力统一人工边界提供了保证. 本算例也相当于三维黏弹性动力人工边界(0.42==t n αα)中R 分别取为0.5, 1.0, 1.5, 2.0和∞时的结果, 这也证明黏弹性动力人工边界中的R 可以在一个较大范围内取值, 即R 的取值也具有良好的鲁棒性.图2 内源问题算例(a) 内源问题示意图, (b) 观测点的z 向位移时程黏弹性动力人工边界概念清晰, 公式简单, 具有较高的精度和良好的稳定性及鲁棒性. 目前已经在土-结构动力相互作用问题中得到成功的应用[7~9]. 但黏弹性动力人工边界是基于均匀无限弹性空间中的波动理论提出的, 虽然弹簧元件970 中国科学 E 辑 工程科学 材料科学 第35卷的存在可以保证所隔离的计算系统是稳定的, 但直接将其用于静力问题会导致较大误差. 另外, 半无限空间中除了存在P 波、S 波等体波之外还存在Rayleigh 波等面波, 这决定了半无限空间弹性波场与无限空间波场之间的差别, 尤其是在半无限空间自由表面附近. 因此为更好地模拟工程中的弹性半空间模型, 也有必要对三维黏弹性动力人工边界实施修正[10].2 三维黏弹性静-动力统一人工边界原则上, 动力人工边界的确定是一个低频问题[11], 文献[10]和[12]指出: 对于采用弹簧及阻尼器构建的动力人工边界, 计算精度取决于其静力特性. 根据这一标准, 如果能够修正黏弹性动力人工边界, 使之用于静力问题时具有足够高的精度, 则其对动力问题的模拟精度也可能得到进一步提高. 换言之, 将黏弹性动力人工边界修正为既适用于静力问题又适用于动力问题的黏弹性静-动力统一人工边界是提高其精度的一种有效途径.黏弹性边界对静力问题的模拟精度完全取决于弹性系数b K 的取值, 因而参照半无限空间中静力问题基本解对参数α进行修正是必要的. 考查半无限空间自由表面上受法向集中力或切向集中力作用问题, 如图3所示. 根据Boussinesq 解答及Cerruti 解答[13], 半无限空间中给定截面上某一点的应力及其相应位移之间的比例系数可写为(1)式的形式, 如表2所示, 其中参数α为柱面坐标r 和z 或者直角坐标x , y 和z 的函数.图4给出了Possion 比25.0=ν时表2中各参数α的取值, 图中R 表示加载点至给定截面的垂直距离, d 表示给定截面上点的位置坐标, 对于1α和2α, r d =; 对于5α和6α, x d =; 对于3α, 4α, 7α和8α, z d =. 需要说明的是当0≠y 时,图3 半无限空间自由表面上受集中力作用问题(a) Boussinesq 问题, (b) Cerruti 问题第9期 刘晶波等: 三维黏弹性静-动力统一人工边界 971表2 Boussinesq 和Cerruti 问题中给定截面上点的应力及其相应位移之间的比例系数截面位置法向 切向 底面b z z =11z b z b G K u z σα=−= 22rz b r b G K u z τα=−= Boussinesq 问题侧面b r r =33r b r bG K u r σα=−= 44rz b z b G K u r τα=−= 底面b z z = 55z b z bG K u z σα=−= 66xz b x b G K u z τα=−= Cerruti 问题 侧面b x x = 77xb x b G K u x σα=−= 88xz b zb G K u x τα=−=参数5α, 6α, 7α和8α的取值将减小. 根据图4, 2α与3α存在奇异点且在一定范围内取负值, 这导致2b K 与3b K 在某些区域内无法采用普通的弹簧元件加以模拟.根据上述弹性半空间静力问题基本解的特点及现有的黏弹性动力人工边界, 考虑到土木工程中涉及的静力效应多为自重引起, 本文建议计算模型底面人工边界的法向参数α取为1α; 考虑到7α与1α相似, 并为简单起见, 模型侧面法向参数α也取为1α; 模型底面切向参数α按三维黏弹性动力人工边界切向参数α取值; 模型侧面切向参数α参照4α取值, 并简单地取为0.5, 这与二维黏弹性动力人工边界切向参数α一致. 表3给出了修正后黏弹性人工边界的参数α的具体取值.表3 三维黏弹性静-动力统一人工边界中参数α 的取值人工边界位置方向 α 法向 α * 模型底面切向 2.0法向α * 模型侧面 切向 0.5表3中人工边界面法向参数*α的具体计算公式为 2226*,2(1)11d d R R αν=⎡⎤⎡⎤⎛⎞⎛⎞−+++⎢⎥⎢⎥⎜⎟⎜⎟⎝⎠⎝⎠⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦ (6)式中, ν为Possion 比, d 为位置坐标, R 为荷载作用点到人工边界点的距离. 对于底面人工边界, (6)式中的变量d r =; 对于侧面人工边界, d z =. 对于集中荷载, R 可取为加载点至人工边界的垂直距离; 对于分布荷载, R 可取为分布荷载中心至人工边界的垂直距离. 如果研究的是散射问题, 则R 为散射源至人工边界的垂直972中国科学E辑工程科学材料科学第35卷图4 表2中各参数α 的取值第9期 刘晶波等: 三维黏弹性静-动力统一人工边界 973距离.算例表明参考静力问题基本解修正后的黏弹性人工边界对三维半无限空间中的动力问题和静力问题均具有很高的模拟精度, 可称之为三维黏弹性静-动力统一人工边界.3 数值算例3.1 半无限空间自由表面受法向集中力作用问题半无限空间模型如图3(a)所示, 介质的质量密度1=ρ, 剪切波速4=s c , Possion 比25.0=ν. 静力问题中取荷载1=P , 理论解已由Boussinesq 给出[13]; 将静力荷载P 改为动力荷载)(t P 即为三维Lamb 表面源问题, 计算时)(t P 取(5)式给出的δ函数, 理论解可由Lamb 问题基本解[14]积分求得. 计算范围取0.5,0.5x y −≤≤,0 1.0z ≤≤; 网格尺寸05.0=∆=∆=∆z y x . 各人工边界面上分别施加静-动力统一人工边界、三维黏弹性动力人工边界、黏性边界、滚轴边界等, 计算中R 取为加载点至人工边界面的垂直距离.图5给出了Lamb 问题中自由表面上距离加载点r 处观测点的法向位移时程, 实际计算时考虑了加载点分别为原点)0,0,0(或者A 点)0,2.0,2.0(两种情况, 图5(c)中1和2分别代表坐标为)0,4.0,2.0(和)0,0,2.0(的观测点. 根据图5, 黏性边界导致了明显的漂移失稳; 三维黏弹性动力人工边界虽然没有失稳现象发生, 但弹性系数偏大; 黏弹性静-动力统一人工边界不仅具有良好的稳定性, 精度也明显优于其他两种人工边界. 根据图5(c)还可以发现, 对于非对称问题, 采用静-动力统一人工边界的计算结果基本取决于观测点与加载点之间的距离r , 而与观测点是否靠近人工边界没有明显关系, 而黏性和黏弹性人工边界则有明显差别, 这也进一步说明了黏弹性静-动力统一人工边界具有更好的模拟精度.图6给出了原点加载时静力问题(Boussinesq 问题)的计算结果. 根据图6, 对于主要位移分量z u , 黏弹性静-动力统一人工边界的精度明显高于其他两种人工边界, 即使在人工边界面0.1=z 上, 其精度也没有明显降低. 值得一提的是, 根据图4, 当0.15/0.36z R ≤≤时, r σ与r u 之间的关系是无法采用普通弹簧模拟的, 但静-动力统一人工边界的精度仍然很高.3.2 半无限空间自由表面受切向集中力作用问题如图3(b)所示, 选取计算范围为1,1x y −≤≤, 01z ≤≤, 集中荷载作用于原点, 作用方向与x 轴重合, 各人工边界面上的参数R 均取1.0, 其他参数同3.1. 图7和8分别给出了动力问题和静力问题的计算结果, 其中静力问题的理论解是由Cerruti 给出的[13], 动力问题的理论解是扩展边界的有限元解. 根据图7和8,974中国科学E辑工程科学材料科学第35卷图5 Lamb问题中观测点的z向位移时程(竖向荷载)(a) r = 0.2 (原点加载), (b) r = 0.4 (原点加载), (c) r = 0.2 (A点加载)第9期 刘晶波等: 三维黏弹性静-动力统一人工边界 975图6 Boussinesq 问题位移解(原点加载)(a) 自由表面z = 0.0, (b) 平面z = 0.5三维黏弹性静-动力统一人工边界对由水平荷载作用下的动力问题仍然明显优于其他两种动力人工边界. 对静力问题而言, 水平位移分量的计算精度较高, 但对于z 向位移分量的精度较低. 考虑到土木工程动力问题分析计算中需考虑的静力效应一般是由结构的自重, 即由竖向荷载引起的, 因而这一缺点对三维黏弹性静-动力统一人工边界的实际应用影响不大.3.3 成层半无限空间自由表面受法向均布荷载作用问题如图9所示, 半无限空间0z ≥由两层介质构成, 00.5z ≤≤时, 1=ρ, 2=s c , 30.0=v ; 5.0>z 时,1=ρ, 4=s c , 25.0=v ; 自由表面上法向均布荷载)(t p 的作用范围为0.5,0.5x y −≤≤, 荷载)(t p 仍取(5)式所示δ函数, 其他参数同3.2. 图10给出了两观测点的z 向位移时程, 其中理论解为扩展边界的有限元(a) 观测点(0.5,0,0), (b) 观测点(0,0.5,0), (c) 观测点(0,0,0.5)图8 Cerruti 问题位移解(a) y = 0, z = 0.25; (b) y = 0, z = 0.50解. 根据图10, 三维黏弹性静-动力统一人工边界完全可以应用于成层半无限空间中的动力问题分析, 而且仍然具有很高的精度和良好的稳定性, 明显优于黏性或黏弹性动力人工边界.3.4 散射问题算例考查半无限空间0z ≥, 质量密度ρ =2 g/cm 3, 100m/s s c =, Possion 比ν = 0.25.自由表面附近6,6m x y −≤≤, 0≤ z ≤6 m 范围内为一基坑. 利用对称性取如图11所示计算模型, 计算范围取为0≤,,20m x y z ≤, 网格尺寸2m.x y z ∆=∆=∆= 各人工边界面上分别施加三维黏图9 成层半无限空间问题模型图10 成层半无限空间自由表面受法向均布荷载作用问题(a) 点(0.5,0,0)的z向位移时程, (b) 点(0.5,0,0.5)的z向位移时程弹性静-动力统一人工边界、三维黏弹性动点至人工边界面的垂直距离. 假定一S波δ沿z轴入射, 振动方向平行于x脉冲()t轴, 脉冲如(5)式所示(T=0.5s). 波动输入参照文献[4]实现. 图12给出了观测点A和B的x向位移时程, 其中理论解为扩展边界的有限元解. 根据图12可知, 对于散射问题而言，三维黏弹性静-动力统一人工边界仍然具有很高的精度和良好的稳定性.图11 散射问题算例示意图图12 观测点的x向位移时程(a) 观测点A, (b) 观测点B4结论本文提出了一种发展静-动力统一人工边界的方法, 并在分析半无限空间中Boussinesq问题及Cerruti问题的基础上, 根据现有的黏弹性动力人工边界提出了三维黏弹性静-动力统一人工边界. 新的人工边界物理概念清晰, 计算公式简单, 而且易于有限元实现. 数值算例表明, 对于动力问题, 黏弹性静-动力统一人工边界明显优于黏性或黏弹性动力人工边界, 具有很高的精度和良好的稳定性; 对于静力问题, 黏弹性静-动力统一人工边界仍然具有令人满意的精度, 并且优于目前静力问题分析中常采用的滚轴边界. 这突破了以往的人工边界不能兼顾静力问题和动力问题的局限, 可以更为合理而方便地模拟土木工程中需同时考虑静力影响的土-结构动力相互作用问题.参考文献1 Lysmer J, Kulemeyer R L. Finite dynamic model for infinite media. Journal of Engineering Mechanics,ASCE, 1969, 95: 759~8772 Deeks A J, Randolph M F. Axisymmetric time-domain transmitting boundaries. Journal of EngineeringMechanics, ASCE, 1994, 120(1): 25~423 Liu J B, Lu Y D. A direct method for analysis of dynamic soil-structure interaction based on interface idea.In: Zhang C H, Wolf J P, eds. Dynamic Soil-Structure Interaction. Beijing: International Academia Publishers, 1997. 258~2734 刘晶波, 吕彦东. 结构-地基动力相互作用问题分析的一种直接方法. 土木工程学报, 1998, 31(3):55~645 廖振鹏. 工程波动理论导论(第二版). 北京: 科学出版社, 20026 中华人民共和国国家标准. 核电厂抗震设计规范(GB50267-97). 北京: 中国计划出版社, 19987 刘晶波, 王振宇, 张克峰, 等. 考虑土-结构相互作用大型动力机器基础三维有限元分析. 工程力学,2002, 19(3): 34~388 王振宇, 刘晶波, 裴欲晓, 等. 大型动力机器基础防微振计算理论与实测研究. 岩土工程学报, 2002,24(3): 363~3669 熊辉, 邹银生, 许振宇. 层状场域内桩-土-上部结构的整体动力有限元模拟. 土木工程学报, 2004,37(9): 55~6110 Kellezi L. Local transmitting boundaries for transient elastic analysis. Soil Dynamics and EarthquakeEngineering, 2000, (19): 533~54711 Lysmer J. 土动力学的分析方法. 地震工程和土动力问题译文集. 北京: 地震出版社, 198512 Wolf J P, Song C. Finite-Element Modeling of Unbounded Media. New York: Wiley, 199613 徐芝纶. 弹性力学. 北京: 高等教育出版社, 199014 Pekeris C L. The seismic surface pulse. Proceedings of the National Academy of Science, 1955, 41:469~480。
亭子口重力坝表孔坝段地震动力响应分析
亭子口重力坝表孔坝段地震动力响应分析职承杰;漆文邦;何蕴龙【摘要】亭子口重力坝坝基岩层近于水平,分布有各类软弱夹层.为科学评价其坝体结构抗震安全性与地震动力抗滑稳定性,采用黏弹性人工边界模拟地基辐射阻尼效应,以有厚度接触单元模拟坝基软弱夹层,对亭子口重力坝的表孔坝段进行了三雏有限元时程动力分析.计算结果表明,在水工抗震规范谱人工地震波作用下,大坝上下游表面产生了明显的动应力响应,但动静叠加后,坝体竖直向在地震过程中没有出现拉应力;以泥化夹层JS2-1-2为底滑面的滑动模式为大坝深层动力抗滑稳定的控制工况,设置齿槽后大坝动力深层抗滑稳定性显著提高,大坝在地震过程中不会发生整体失稳.【期刊名称】《人民长江》【年(卷),期】2011(042)010【总页数】6页(P30-35)【关键词】地震;动力特性;动力响应;抗滑稳定;亭子口重力坝【作者】职承杰;漆文邦;何蕴龙【作者单位】长江勘测规划设计研究院,枢纽设计处,湖北,武汉,430010;四川大学,水利水电学院,四川,成都610065;武汉大学,水资源与水电工程科学国家重点实验室,湖北,武汉,430072【正文语种】中文【中图分类】P315.9亭子口水利枢纽是嘉陵江干流开发中唯一的控制性工程，工程等别为Ⅰ等，工程规模为大(1)型，水库正常蓄水位458 m，死水位438 m。
坝区出露地层为软硬相间不等厚层状岩层，厚层砂岩中共分布软岩31层，软岩中软弱夹层共有31条，其中Ⅰ类破碎夹层5条，Ⅱ类破碎夹泥层9条，Ⅲ类泥化夹层17条。
其表孔坝段位于主河床，建基面高程352 m，坝高113 m，上游面高程383 m以下为1∶0.15的斜坡，下游坡比1∶0.8，大坝高程435.5 m以下除垫层混凝土外采用碾压混凝土，以上采用常态混凝土。
表孔坝段建基岩体为层岩屑砂岩，分布有以泥化夹层JS2-1-2为控制性夹层、包含多层软岩的抗滑稳定软弱面，其大坝结构设计与坝基主要地质情况如图1所示。
基于ABAQUS的黏弹性人工边界在重力坝分析中的应用
基于ABAQUS的黏弹性人工边界在重力坝分析中的应用
作者：郝明辉， 张艳红， 陈厚群， HAO Ming-hui， ZHANG Yan-hong， CHEN Hou-qun 作者单位：中国水利水电科学研究院工程抗震研究中心,北京,100048
刊名：
中国水利水电科学研究院学报
英文刊名：Journal of China Institute of Water Resources and Hydropower Research 年，卷(期)：2012,10(2)
1.刘云贺;张伯艳;陈厚群拱坝地震输入模型中黏弹性边界和黏性边界的比较 2006(06)
2.谷音;刘晶波;杜义欣三维一致黏弹性人工边界及黏弹性边界单元 2007(12)
3.廖振鹏工程波动理论导引 1996
4.Getting Started with Abaqus(interactive edition) 2009
5.王金昌;陈页开ABAQUS在土木工程中的应用 2006
6.李彬地铁地下结构抗震理论分析与应用研究[学位论文] 2005
7.何建涛地震作用下大坝-地基体系的损伤破坏研究 2010
本文链接：/Periodical_zgslsdkxyjyxb201202007.aspx。
【国家自然科学基金】_动力反应分析_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140803
科研热词 动力学 地震反应 时程分析 数值模拟 动力特性 动力反应 抗震性能 振动台试验 地下结构 非线性 稳定性 有限元分析 有限元 地震响应 地震反应分析 反应动力学 动力学模型 降解 混合控制 水工结构 模型 时程分析法 振动控制 岩土工程 地铁车站 土石坝 反应谱 化学气相沉积 动水压力 动力响应 动力反应分析 mrd 黏性边界 高层建筑 非线性地震反应 非等温反应动力学 隔震桥梁 铅芯橡胶支座 质子交换膜 设计地震动参数 葡萄糖 耦合地震作用 结构分析 稀硫酸 磷 环境科学 燃料电池 热重分析 热解碳 热解 热力学 流体饱和两相多孔介质
推荐指数 17 15 9 9 9 9 6 5 5 4 4 4 4 4 4 4 4 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
2009年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
抗震 循环荷载 影响因素 弹塑性时程分析 平板微通道反应器 密肋壁板结构 地震波 地震响应 地铁隧道 地基辐射阻尼 反应谱法 升温速率 化学动力学模型 化学动力学 动水压力 动力耦合分析 动力有限元法 动力学模型 动三轴试验 加固 光转化 cao 黏胶废液 黄土 鲁棒性 高耸结构 高温钛合金 高层结构 高层混合结构 高位厚板转换层 骨干曲线 驱动力 马兰黄土 饱和反应 风洞试验 风振响应 风振反应 风化壳淋积型稀土矿 颤振抑制 预混层流燃烧速度 音圈电动机 面板 非绝热式固定床反应器 非线性有限元 非线性时程分析 非线性反应 非线性动力时程分析 非线性动力分析 非线件微分方程 非等温相变 非等温反应动力学 非牛顿流体 非弹性位移谱 非平稳激励
滇中引水工程建设管理局、云南省水利水电勘测设计研究院来长江科
赵仕杰副局长和梅伟副院长一行首先参观了长江科学院水力学研究所承担的“大理Ⅱ段下庄倒虹吸水力学模型试验”和 河流研究所承担的“水源工程引水渠模型试验”相关项目的物理模型，现场听取了项目进展汇报，认为长江科学院开展的相关 研究工作考虑充分、分析全面，提出的问题及解决方案对设计工作有较大的帮助。
参加调研交流的还有长江勘测规划设计研究院枢纽院以及长江科学院科研计划处、河流研究所、水土保持研究所、空间 信息技术应用研究所、工程安全与灾害防治研究所、水力学研究所、材料与结构研究所、水利部岩土力学与工程重点实验室、 工程质量检测中心、武汉长江科创科技发展有限公司等单位的相关负责人。
参考文献：
约 ２０％～３０％，而 坝 顶 相 对 动 位 移 则 变 化 不 大，如 图 ７（ａ）和图 ７（ｂ）所示。可见，对于黏弹性地基模 型，采用均匀地基和非均匀地基参数，对基础附近应 力有一定的影响，而对结构整体位移则影响相对较 小。从图 ７（ｃ）和图 ７（ｄ）可以看出，无论单滑面模 式还是双滑面模式，地基均匀性对稳定安全系数的 影响均不大，这主要是由于规范公式的推导是基于 刚体极限平衡方法，其出发点从整体考虑结构的稳 定，因此，基岩的均匀性影响不大。
［６］ 李 巍，何蕴龙，喻虎圻，等．鲁皂水库重力坝深层抗 滑稳定 性 分 析 ［Ｊ］．武 汉 大 学 学 报 （工 学 版），２０１４， ４７（３）：３００－３０５．
［７］ 余昕卉，龚道勇，曹艳辉，等．缅甸高地震区某电站重 力坝 深 层 抗 滑 稳 定 分 析 ［Ｊ］．水 电 能 源 科 学，２０１１， ２９（１１）：９７－９９．
［８］ 职承杰，漆文邦，何蕴龙．亭子口重力坝表孔坝段地震 动力响应分析［Ｊ］．人民长江，２０１１，４２（１０）：３０－３５．
210995341_基于坝肩失稳破坏模式的高拱坝地基体系地震易损性分析
第２１卷 第２期２０２３年３月中国水利水电科学研究院学报（中英文）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎａＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＨｙｄｒｏｐｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈＶｏｌ．２１ Ｎｏ．２Ｍａｒｃｈ，２０２３收稿日期：２０２２－０８－０９；网络首发时间：２０２３－０３－０３网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ?ｄｅｔａｉｌ?１０．１７８８．ＴＶ．２０２３０３０２．１６２５．００２．ｈｔｍｌ基金项目：国家自然科学基金面上项目（５１９７９２９）；中国华能集团有限公司科技项目（ＨＮＫＪ２２－Ｈ１０８）作者简介：闫春丽（１９９４－），博士生，主要从事水工结构抗震研究。
Ｅ－ｍａｉｌ：１０３９１８５７８５＠ｑｑ．ｃｏｍ通讯作者：涂劲（１９７３－），教授级高级工程师，主要从事水工结构抗震研究。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｔｕｊｉｎ＠ｉｗｈｒ．ｃｏｍ文章编号：２０９７－０９６Ｘ（２０２３）－０２－０１２８－１０基于坝肩失稳破坏模式的高拱坝地基体系地震易损性分析闫春丽，涂 劲，梁 辉，郭胜山，李德玉（中国水利水电科学研究院，北京 １０００３８）摘要：为了开展高拱坝－地基体系整体稳定地震易损性分析，从坝肩潜在滑块滑动失稳破坏模式出发，综合考虑了地震动和材料参数的不确定性，采用增量动力分析方法（ＩｎｃｒｅｍｅｎｔａｌＤｙｎａｍｉｃＡｎａｌｙｓｉｓ，ＩＤＡ），开展了基于概率统计框架的１０００次非线性动力响应分析。
分别采用特征点残余滑动位移和滑动面积比作为评价结构响应的性能指标，以地震动峰值加速度（ｐｅａｋｇｒｏｕｎｄａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ，ＰＧＡ）为地震动强度指标，定量的划分了高拱坝－地基体系的不同性能水平，绘制了地震易损性曲线，并对不同极限状态下的地震易损性进行了评估和分析。
结果表明，基于特征点残余滑动位移的ＩＤＡ曲线可以将高拱坝－地基体系分别划分为局部滑动破坏和整体滑动失稳破坏两个破坏等级；基于滑动面积比的ＩＤＡ曲线可以划分为轻微滑动破坏、中等滑动破坏和整体滑动失稳破坏三个破坏等级；从而根据高拱坝－地基体系的实际地震需求从概率意义上评判结构所处的破坏状态，为高拱坝的抗震优化设计、加固和维修决策提供科学依据。
考虑地震动力响应的复杂地基碾压混凝土重力坝分缝优化研究
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｒｅｎｍｉｎｚｈｕｊｉａｎｇ．ｃｎＤＯＩ：１０ ３９６９／ｊ ｉｓｓｎ １００１ ９２３５ ２０２３ ０６ ００８第４４卷第６期人民珠江 ２０２３年６月 ＰＥＡＲＬＲＩＶＥＲ基金项目：湖南省自然科学基金资助项目（２０２０ＪＪ５３１７）；湖南省教育厅优秀青年项目（２２Ｂ１００５）；湖南省水利科技项目（ＸＳＫＪ２０１９０８１－２０）收稿日期：２０２２－１２－１０作者简介：李金友（１９８４—），男，博士，高级工程师，研究方向为水工结构工程抗震评价。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｊｉｎｙｏｕ２００３＠１６３．ｃｏｍ李金友，胡江，顾振华．考虑地震动力响应的复杂地基碾压混凝土重力坝分缝优化研究［Ｊ］．人民珠江，２０２３，４４（６）：６３－６９．考虑地震动力响应的复杂地基碾压混凝土重力坝分缝优化研究李金友１，胡 江２，顾振华３（１．湖南水利水电职业技术学院，湖南 长沙 ４１０１３１；２．南京水利科学研究院大坝安全与管理研究所，江苏 南京 ２１００２９；３．上海勘测设计研究院有限公司，上海 ２００４３４）摘要：为了探究高碾压混凝土重力坝横缝切割对坝体抗震性能的影响，以高地震烈度、砂泥岩互层地基的巴基斯坦玛尔水电站碾压混凝土重力坝工程为研究对象，通过建立三维整体有限元模型，并引入自编黏弹性动力边界程序，分别计算了设计地震、最大可信地震（ＭａｘｉｍｕｍＣｒｅｄｉｂｌｅＥａｒｔｈｑｕａｋｅ，ＭＣＥ）作用下，输入规范波、场地波、Ｋｏｙｎａ波时坝体的动力响应及差异；通过模拟横缝切割１／３高度、２／３高度和全分缝３个对比方案，并以承载能力极限状态设计式定义的比值为依据，综合评价了碾压混凝土重力坝抗震安全状态。
结果表明：当输入波为规范波时，在ＭＣＥ作用下，横缝切割１／３高度和２／３高度方案坝基面的抗力效应比系数（η）均大于１，全分缝方案下ηｍｉｎ＝０．９１，且总计６次在０．６ｓ时长内η值均小于１，经综合考虑，横缝切割２／３高度可作为施工推荐方案。
三维一致黏弹性人工边界在城市防洪工程抗震分析中的应用
三维一致黏弹性人工边界在城市防洪工程抗震分析中的应用杨洋;刘国明;江月霞;刘伟民
【期刊名称】《中国农村水利水电》
【年(卷),期】2010(0)5
【摘要】结合福州市闽江防洪工程,将三维一致黏弹性人工边界及其等效单元应用于该防洪堤及地基的非线性动力分析中,采用El-Centro地震加速度记录作为激励,通过数值计算讨论了不同地基边界条件对防洪堤地震响应的影响。
计算结果表明,考虑地基辐射阻尼的影响后,防洪堤的动力响应较固定边界无质量地基情况明显减弱,地基土体的液化范围明显减小并与试验结果吻合良好,计算精度进一步提高。
研究成果可为类似工程的抗震分析提供参考。
【总页数】4页(P105-108)
【关键词】动力响应;堤防工程;粘弹性人工边界;等效单元;液化
【作者】杨洋;刘国明;江月霞;刘伟民
【作者单位】福州大学土木工程学院;重庆市弘禹水利咨询有限公司;福建省漳州市水利局
【正文语种】中文
【中图分类】TV871
【相关文献】
1.堤防抗震分析中黏-弹性人工边界的实现方法及其作用效果研究 [J], 杨洋;黄德强
2.基于等效一致黏弹性边界的重力坝抗震分析 [J], 陈子祎;刘文白
3.基于等效一致黏弹性边界的重力坝抗震分析 [J], 陈子祎;刘文白;;
4.基于三维黏弹性边界的混凝土重力坝抗震性能分析 [J], 李金友;成卫忠;李同春
5.黏弹性人工边界在地下结构抗震分析中的应用 [J], 迟恒;王寿生;王维
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
地震波斜入射下土质边坡的稳定性分析
地震波斜入射下土质边坡的稳定性分析
王雪艳;刘超;尹超;李伟华
【期刊名称】《防灾减灾工程学报》
【年(卷),期】2020(40)4
【摘要】地震诱发的边坡失稳是重要的地质灾害类型之一,数值方法是对地震边坡进行分析的一项重要工具。
基于黏弹性人工边界,通过将地震记录转化为等效地震荷载实现地震波在场地中的施加;并采用Mohr-Coulomb准则模拟土体的非线性特征。
根据非线性有限元软件ABAQUS,建立了双面边坡的数值模型,通过分析地震波在不同角度入射下不同坡角边坡的地震响应,讨论了地震波入射角以及边坡坡角对破坏的影响。
结果表明,地震波入射角和边坡形状改变了地震波在坡体内的传播规律,因此影响了边坡的破坏。
随着地震波入射角的增加,靠近波源一侧坡面的滑动位移和滑动区域逐渐增加,而远离波源一侧的滑动位移和滑动区域逐渐减小。
边坡坡度的增加引起坡面危害的逐渐加剧。
本文讨论了不同尺寸边坡在不同地震作用下的破坏规律,从而为地震诱发边坡的失稳破坏提供了理论支撑,具有重要的现实工程意义。
【总页数】7页(P589-595)
【作者】王雪艳;刘超;尹超;李伟华
【作者单位】北京交通大学土木建筑工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU43;P315.9
【相关文献】
1.地震波斜入射下复杂地质中隧道动力响应分析
2.地震波斜入射下混凝土重力坝的塑性损伤响应分析
3.地震波斜入射下水下地基场地的等效线性化分析方法及应用
4.地震波斜入射下重力坝的动响应分析
5.地震波斜入射下层状TI饱和场地地震反应分析
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
人工边界转换方法
静-动力分析中人工边界转换方法的研究摘要：通过将粘弹性动力人工边界应用于同时考虑静力效应和动力效应的工程算例，阐明了此类问题静-动力分析人工边界转换时保证模型为静力平衡体的必要性。
通过将粘弹性静-动力统一人工边界应用于半无限空间体有限元模型的静力分析中，验证了静力计算中的误差将使模型动力分析的稳态反应出现相近的误差。
在此基础上，系统阐述了适用于同时考虑静力效应和动力效应的工程问题的静-动力分析人工边界转换方法。
关键词：人工边界，静力分析，动力分析，边界转换Abstract:Though the application of dynamic viscous-spring artificial boundary to an engineering case with a consideration of both static and dynamic effect, and the application of the unified viscous-spring boundary for static and dynamic analysis to static analysis of a finite modal of half space, the problems of the applications of viscous-spring artificial boundary to this kind of engineering calculation was pointed out, and its corresponding solving method was proposed. On the base, a systematic switching method of these artificial boundaries was specified.Keywords: artificial boundary, static analysis, dynamic analysis, switching of boundaries1 前言人工边界从广义上可分为静力人工边界和动力人工边界。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
透射边界与有限元相结合的方 法存在 高频失稳 问题 的缺陷。 关键 词 ： 固耦 合 ；动 水 压 力 ； 弹性 人 工 边界 ； 震 反 应 ；拱 坝 流 黏 地 中 图 分 类 号 ： Ｖ ４ ． Ｔ ６２４ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１７～ ｌ４ （００ Ｏ－ ｏ６— ｏ ６２ １４２ ｌ）２ －ｏ ３ ４
弹 性人 工 边 界 具 有 较 高的 计 算 精 度 和 计 算效 率 、 好 的 稳 定 性 ， 较 同时 程序 容 易 实现 。基 于黏 弹性 人 工 边 界的基本原理 ， Ａ ｓｓ 以 ｎｙ 为计 算平台 ， 用声 学流体 单元 ｆ ｉ ０模拟 库水 ， 采 ｌｄ ｕ３ 在坝 基截 断边界 添加 弹簧 一
ｈ ｉｈｒｃ ｍ ｕａ ｏ ａ ｐ ｃｓ ｎ ｉ ｅ ｏ ｐ ｔｔ ｎ ｆｃｅｃ ｎ ｅ ｅ ｔ ｉｔ．Ｍｅ ｗ ｉ ，ｉ ｉ ｅ ｙｔ ｒｇａ ｓ ａ ａｈｇｅ ｏ ｐ ｔｔ ｎｌ ｒ ｉｏ ，ｈｇ ｒｃ ｍ ｕａ ｏａ ｅ￣ｉｎｙ ａｄ ｂ ｔ ｒｓ ｂｌｙ ｉ ｅ ｉ ｈ ｉｌ ｌ ｔ ａ ｉ ｎ ａ ｈｌ ｔ ｓ ａ ｏｐ ｒｍ． ｅ ｓ ｏ
Ｂ ｅ ｎ ｔｅ ｂ ｉ ｈ ｏｙ ｏ ｉＣ Ｕ ． ｌ ｔ ｒｉｃａ ｕ ｄ ｒ ｏ ｄｔ ｎ ａ ｄＡｎ ｙ ｏｔ ｒ ｈｅ ｒｓ ｒｏｒｉ ｓｍｕａｅ ｙｕ ｉｇ ｓ ａ ｄ ｏ ｌ ａ ｃ ｔｅ ｒ ｆｖＳ Ｏ Ｓｅａ ｉ ａ ｔ ｉ ｂ ｎ ａｙ ｃ ｎ ｉ ｏ ｎ ｓ ｓｓｆ １ ｓ ｓ ｃ ｉ ｆ ｌｏ ｉ ｗａｅ．ｔ ｅｅ ｖ ｉ ｉ ｌｔｄ ｂ ｓｎ ｓ
Ｃ Ｎ Ｊａ ｇ ＨＥ ｉｎ
（ ｃｎｉ ｅ ａ ｈＢａｃ ｓｔｅｏ ｕｍｉ ｅｔａｉ ｎ ｅｇ ｔｕ ，Ｃｉ ｙｒ ｏ ｅ Ｓｉ ｔ ｃＲｓ ｒ ｒｎｈＩ ｔｕ ｅｆ ｅｃ ｎ ｉｔ ｆＫ ｎ ｎ ｌ ｓｇｔ ｎａｄＤ ｉ Ｉ ｉｔ ｈｎ Ｈ ｄｏ ｗｒ ｇｍ ｉ ｏ ｓ ｎ ｎ ｔｅ ｓ ａ ｐ
Ｅ ｇｎｅｉ ｏ ｌ ｔ ｎ Ｇｏｐ Ｃ ｍ ａ ｙ ｕ ｍ ｎ ，Ｙｌ ａ ５ ０ ３ Ｃ ／ ） ｎ ｉ ｒ ｇ Ｃ ｍｕ ａｉ ｒ ｏ ｐ ｎ ，Ｋ ｎ ｉ ｅ ｎ ｔ ｏ ｕ ｇ ｕ ｎ６０３ ， ｈ ａ ｍ ｎ
Ａｂ ｔａ ｔ ｈ ａ ｉｔ ｎ ｄ ｍｐｎ ｆｕ ｂ ｕ ｄ ｄ ｆｕ ｄ ｔ ｎ １ｉ ｏｔｎ ａ ｔｒｔ ｝ ｅｓ ｃ／ｓ ｏ ｓ ｆａｃ ａ ｓｒ ｃ ：Ｔ ｅｒｄａｉ ａ ｉｇｏ ｎ ｏ ｎ ｅ ｎ ａｉ ｓｉ ３１ ｍｐ ｒ ｔ ｃｏ ｔｅｓ ｉｍｉ ＇ ｐ ｎ ｏ ｒｈｄ ｍｓ．Ｔ ｅｅａ ｏ ｏ ｏ ｓ ａ ｆ ｏ ｌ ｅ ｅ ｈ ｒ Ｉ ｍａ ｙｍｅ｝ ｄ ｒｃ ｓ ｈ ｎ ｏ ｎ ｅ ｏ ｎ ａｉｎ ｎ ｔｏ ｓｔ ｐｏ ｅ ｓｔｅｕ ｂ ｕ ｄ ｄｆｕ ｄ ｔ ｓ．ａ ｎ ｈｃ ｈ ｔｏ ｆｔｅｖｓ ｏ ｓｅａ ｔ ｒｉｃａ ｏ ｎ ａｙｃ ｎ ｉ ｏ ｌ ｏ ｏ ｍｏ ｇｗ ｉｈｔｅ ｍｅｈ ｄ ｏ ｉｃ ｕ ．ｌｓｉ ａｔ ｉ ｂ ｕ ｄ ｒ ｏ ｄｔ ｎ ｈ ｃ ｉ ｆ ｌ ｉ
阻尼单元以考虑无限地基的辐射 阻尼影响 ； 以锦屏 一级 高拱坝在 玎 Ｃ ｎｏ地震 波作 用下的动 力响应 并 ｅｔ ｒ 分 析 为 例 ， 不 考虑 坝基 辐射 阻尼 与采 用 黏 弹 性 人 工 边界 两 种 计 算 方 法 的 计 算 结 果 进 行 比较 。 结 果 表 对 明 ， 用黏 弹性人 工边界条件后 的动力响应（ 采 动水压 力、 位移 、 主应力） 均有所 降低 ， 坝顶拱冠 处的应力分
第８ 卷第 ２ 期
２０ １０年 ４月
水 利与 建筑 工程 学报
Ｊ ｕｎ ｌｏ ａｅ ｅ ｏ ｒ ｅ ｎ ｒ ｈｔ ｃｔ ｒａ ｌ ｏｒ ａ ｆ Ｗ ｔｒＲ ｓｕ ｃ ｓａ ｄ Ａ ｃ ｉｅ ｕ
． ． ． ． ． ． ． ． ． ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ． ． ． — —
Ｖ０ ． １ ８ Ｎｏ． ２ Ｄ ｒ．，２０ １ ０
ｃｎｉ ｒ ｅｎ ｕｎｅ ｆａｉｉ ａ ｐ ｇ ｅ ｅ ｍ ｃ ｓｏｓ ｎｉ ｉ ｃ ａ ｄｒ ｅＥ Ｃｎｒ ｅｒ ｑａｅ ａｅ ｏｓ ｅ ｔ ｆ ｅｃ ｄ ｔｎｄｍ ｉ ． ｉ ｉ ｒ ｐｎｅ ｆ ｉ ｎ ｈ ａ ｈｄ ｕ ｅ １ ｅｔ ａｈｕｋ ｖ ｄ ｉ ｈ ｌ ｏ ｒ ａｏ ｎ ｓｓ ｅ ｏＪ ｐ ｇ ｇ ｒ ｍ ｎ ｔ ｈ ｈ ｏ ｔ ｗ
ｈ ｃ ｕ ｔ ｆ ｉ ｌｍｅ ｔｆ ｉ３ ｔｅａ ｏ ｓｉ ｕｄ ｅｅ ｎ ｕｄ ０，ａ ｄ ｔ ｅ ｓ ｒ ｇｄ ｐ ｎ ｌｍｅ ｔ ｌ ｄ ｅ ｏ ｔｅ ｔｕ ｃ ｔｄ ｂ ｕ ｄ ｒ ｆｄ ｏ ｎ ａｉｎ ｔ ｃｌ ｌ ｎ ｈ ｐ ｉ － ａ ｉｇ ｅｅ ｎ ｓａｅ ａ ｄ ｄ ｔ ｈ ｒ ｎ ａｅ ｎ ｍ ｏ ｎ ａｙ ｏ ａ ｆｕ ｄ ｔ ｏ ｍ ｏ
Ｓ ｉｍ ｉ ｓ ｏ ｓ ａ ｙ ｉ ｆ Ａｒ ｈ ｍ ｓ Ｂａ ｅ ｎ Ｖｉｃ ｕ － ｌ ｓｉ ｅｓ ｃ Ｒｅ ｐ ｎ ｅ Ａｎ ｌ ｓｓ ｏ ｃ Ｄａ ｓ ｄ ｏ ｓ ｏ ｓ ｅａ ｔｃ Ａｒ ｉ ｃａ ｕ ｄ ｒ ｎ ｉｉ ｎ ｔｆ ｉ ｌＢｏ ｎ ａ ｙ Ｃｏ ｄ ｔｏ ｉ
基 于黏 弹 性 人 工 边 界 的拱 坝 动 力 响 应 分 析
陈 江
（ 中国水电顾 问集 团 昆明勘测设计研究院科学研究分院 ，云南 昆 明 ６０ ３ ） ５０ ３
摘
要 ：无 限 地 基 的 辐 射 阻尼 是 影 响 拱 坝 地 震 反 应 的 一 个 重 要 因素 ， 限 边 界 的 处 理 方 法很 多 ， 中黏 无 其