^不同形式荷载作用下土—结构相互作用体系的数值分析

时间：2025-04-30

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申请同济大学工学硕士学位论文

不同形式荷载作用下土一结构相

互作用体系的数值分析

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培养单位

一级学科土木工程学院结构工程与防灾研究所土木工程

二级学科

研究生

指导教师防灾减灾工程及防护工程吴帆陈清军教授

摘要

土一结构相互作用是土木工程中的热点课题之一，目前这一问题的大量研究工作主要集中在地震作用下的土一结构动力相互作用研究，本文针对大型填埋库结构设计计算中涉及的土一结构共同作用问题、以及地铁荷载和地下爆炸波作用下的土一结构动力相互作用问题，采用有限元方法对上述不同形式荷载作用下土一结构相互作用体系的反应进行了数值模拟和初步的计算与分析。主要研究工作与成果包括：（１）以某大型填埋库结构为工程背景，考虑水压力和结构自重等荷载作用下的土与结构共同作用问题，探讨了大型填埋库结构设计计算的二步分析法，即首先采用二维模型对填埋库结构的多种工况进行数值计算与比较分析，以确定最不利工况；然后，对最不利工况下的大型填埋库结构采用三维有限元方法进行精细分析，保证设计计算的精度，以确保填埋库的结构安全。结果表明，这一计算分析法可有效提高大型填埋库结构设计计算效率。（２）目前交通引起的环境振动及其对建筑物的影响已愈来愈引起人们的重视。本文以地铁荷载作用下的土一桩一框架结构相互作用体系为研究对象，采用梯形模型模拟列车荷载，对土一桩一框架结构相互作用体系的位移响应和加速度响应进行了二维有限元分析，并探讨了开挖沟的隔振效果。（３）随着我国大城市基本建设的飞速发展，地铁、人防等城市地下隧道工程越来越多，若在地下隧道工程内发生意外爆炸，巨大的爆炸能量在瞬间内会通过地下隧道工程的密闭衬砌向外释放并经土体迅速传到地表，对地面工业或民用建筑造成严重影响。为此，本文对地下爆炸波作用下的土一桩一上部结构相互作用体系进行了三维数值模拟，分别对２０层框架结构、框剪结构和框筒结构的动力特性及其在地下爆炸波作用下的位移响应和加速度响应进行了计算与比较分析，得到了一些有工程参考价值的结果。

关键词：士一结构相互作用体系；水压力；地铁振动；地下爆炸波；不同类型结构：数值分析

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