动力机器基础振动与设计若干问题的讨论

讨论了《动力机器基础设计规范》(GB 50040-96)中的若干问题,包括质-弹-阻模型、地基动力参数、荷载组合和基础的构造要求等几个方面。对动力响应,基于弹性半空间理论定义质-弹-阻模型中引入的各个参数(频变),基于该模型计算稳态荷载或暂态荷载作用下基础的动力响应;引入承载力、变形和稳定性等的验算,并在基础的形状尺寸、埋深、材料、配筋等构造方面为设计人员提供指导;对基础的重要程度进行分类,对重要基础,特殊场地条件下的基础,建造时宜考虑沉降等观测手段,及可改变基础固有特性和加固维修等相关的措施。     

大型复杂动力机器基础参振质量的概念、理论及应用

为满足大型动力机器设备的性能及工艺需求,动力机器基础正朝着大尺寸和构造形式复杂的方向发展。动力荷载作用下,大型复杂动力机器基础自身各部分的振动难以保持同步,即无法完全参振,此时,现有的将基础整体视为刚体进行动力设计的相关国家标准规范不再适用。参考基础动力设计分析中十分重要的地基土参振质量(基础振动时周围地基土同步参振的质量)概念,将大型复杂动力机器基础考虑为由核心实体刚体部分与外围附属弹性体部分组成的刚体-弹性体系统,提出了大型复杂动力机器基础参振质量的概念(核心刚体质量与外围弹性体同步参振质量之和),进而基于弹性半空间理论体系给出了理论求解公式和相应的数值求解流程,并以天津大学在建国家大型地震工程模拟研究设施中的大型地震模拟振动台基础为例,建立了精细化基础-桩基-地基土整体模型,分析了工作荷载作用下基础参振质量。数值结果表明：该基础参振质量总体可达80%以上,基础振动同步性较好。基于文中提出的参振质量概念和数值求解步骤,开展基础参振质量分析,可从振动同步性角度评估基础动力设计的合理性,为大型复杂动力机器基础的动力设计提供支撑。     

桩箱基础与地基相互作用高层建筑抗震性能研究

桩箱是基础整体刚度大，可大大改善高层建筑的横向整体倾斜，有效的调整或减小不均匀沉积，在高层建筑基础中应用得越来越多，桩箱基础，地基与上部结构相互作用共同工作的抗震性能是人们关注的问题，本文对此进行了分析研究。     

沉箱与地基相互作用在浪冲击力下的动力分析

提出了6节点映射无限元，4节点双向映射无限元与有限元耦合，分析了一海岸防波堤在浪冲击力的动力特性。结果表明，用这一模型来离散无限域的远场，特别是研究动力问题，具有较好的经济性和可靠性。     

土—结构动力相互作用几个实际应用问题

对上－结构动力相互作用的效应和分析方法作了简要的回顾,对土－结构动力相互作用几个实际应用问题进行了分析讨论。     

结构-地基动力相互作用时域数值计算模型研究

完全在时域数值分析范畴内，本文对结构一地基动力相互作用系统运动方程进行了深入推导，给出了统一的基本表达形式，简化可获得目前应用的各类主要时域模型。其中，基于结构一地基交界面的位移协调条件及作用力与反作用力平衡方程，推导了动力相互作用分析子结构法模式的时域基本方程。从结构的一般动力平衡方程出发，推导了相互作用直接法模式的基本平衡方程，并基于有限元模型对两类模式间的等价性条件进行了理论验证。     

高耸塔体结构抗震设计的动力相互作用模型研究

基于高耸塔体结构多质点简化力学模型,以动力方程附加项的形式提出一种简便的地基边界统一处理模式,用于对比刚性地基、伏格特弹性地基及集总参数无限地基的影响。结合工程实例,以时程法探讨结构的抗震性能,结果显示伏格特地基条件给出了结构动力响应的上界,无限地基条件则给出了下界,可明确为结构的响应区间,保证必要的安全储备。而在简便材料力学模型的基础上,探讨复杂的结构-地基-水体动力相互作用,利于工程人员接受,也是传统简便设计方法向已考虑复杂因素为特征的新设计方法过渡的体现。     

贮仓-地基相互作用系统动力可靠性分析

以结构－地基相互作用和结构可靠性分析理论为基础，研究了贮仓－地基相互作用系统的可靠性分析方法，建立了贮仓与地基相互作用系统的动力可靠性分析理论。     

高层建筑结构-地基动力相互作用效果的振动台试验对比研究

本文通过对高层建筑结构－地基动力相互作用体系和刚性地基上高层建筑结构的振动台模型试验成果的对比分析，研究了相互作用对结构动力特性和地震反应的影响。结果－地基动力相互作用使结构频率减小，阻尼增大；相互作用体系的振型曲线与刚性地基上结构的振型曲线不同，基础处存在平动和转动；在地震动作用下考虑相互作用的结构加速度、层间剪力、弯矩以及应变通常比刚性地基上的情况小，而位移则比刚性地基上的情况大。     

EFFECT OF SLAB FLEXIBILITY ON INTERACTION BETWEEN TWO CIRCULAR FOUNDATIONS

The paper is aimed at investigating the effect of foundation rigidity on dynamic stiffness for two circular foundations on a viscoelastic medium. To generate the dynamic stiffness, a substructure technique is employed. For the substructure of a viscoelastic medium, the solution for wave motion reported in Reference 11 is used. For the substructures of two flexible foundations, classical plate theory with the inertial force neglected is employed to find the displacement fields of the foundation plates subjected to the interaction stresses. Then, the continuity condition for all the substructures is imposed implicitly by using the variational principle; then with the help of the reciprocal theorem the dynamic stiffness for the two flexible foundations can be obtained. For the numerical study, the boundary condition at the rims of both foundation plates is assumed to be a hinge connection to superstructures. Some numerical investigations are performed and the effect of foundation rigidity on dynamic stiffness is examined. Some discussions and conclusions are also made.     

CALCULATING THE DYNAMIC STIFFNESS MATRIX OF 2-D FOUNDATIONS BY DISCRETE WAVE NUMBER INDIRECT BOUNDARY ELEMENT METHODS

Apart from some special cases, calculating the dynamic stiffness matrix of foundations on a layered half-space, especially for embedded foundations, is computationally expensive. An efficient method for two-dimensional foundations in a horizontally layered soil media is presented in this paper. This method is based on indirect boundary element methods and uses discrete wave number solution methods for calculating Green's functions for displacements and analytical methods for the integrations over the boundary. For surface foundations, the present method applies at all frequencies. For embedded foundations or for constructing energy transmitting boundaries, because the free-field part is modelled by boundary elements and the excavated part is modelled by finite elements, the present method applies only at low frequencies for the spring coefficients (the real parts of the dynamic stiffness matrix) but applies at all frequencies for the damping coefficients (the imaginary part of the dynamic stiffness matrix) for undamped sites. The novelty of the method can be used for three-dimensional foundations. © 1997 by John Wiley & Sons, Ltd.     

基于观测应力场的大华北地区动力学机制探讨

采用伪三维有限元方法, 利用观测应力场应力取向和应力状态作为主要约束, 对华北地区的构造应力场进行了数值模拟. 结果显示, 华北地区应力场主要受到来自太平洋板块和青藏高原挤压作用的控制. 太平洋板块的北西西向的挤压作用对这一地区, 尤其是华北平原地区构造应力场的影响更大. 同时, 上涌地幔沿盆地边缘法线方向的引张, 对这一地区的应力场的形成也起到一定的作用.      

考虑地面差动的相邻结构—地基—土相互作用

本文按地质条件在竖直方向将地基分为若干层，在每层只和样条有限元和半解析无限元分析建筑物下的有限区域和外围的无限区域，并引入了地面差动的概念，对地基－土系统上相邻结构的相互作用进行了分析，得到了结构之间间距变化对相邻结构相互作用影响的一些规律。     

地壳块体动应力变化特征及其与地震关系的初步研究

在运用三维非线性动态有限元方法模拟华北块体对渤海、 黄海潮汐水位变化的动态响应的基础上,结合有关地学资料,综合研究了地壳块体动应力变化特征,分析其与地震关系,得到了对地壳动应力特征的新认识:① 动应力在传播变化过程中,能够通过应力波的干涉叠加呈现高应力值,与动压应力相比动剪应力的这种效应更为明显;② 动应力的变化影响孕震体应力环境及地震的发生;③ 从动应力变化特征看, 动剪应力叠加变化过程反映了孕震过程.       

单桩复合地基上块体振动特性分析

本文利用轴对称有限元-无限元耦合模型和现场试验,系统地分析了搅拌桩、碎石桩的长度、直径和波速及其桩身缺陷对单桩复合地基上圆形块体竖向振动速度导纳特性的影响,结果表明块体的低频速度导纳幅值比共振频率更能稳健地反映出复合地基的性状变化。本文研究对进一步完善复合地基动测理论与技术具有参考价值。     

初探基桩动力检测在工程中的应用

采用基桩低应变动力检测反射波法对商住楼场地工程桩进行了检测,目的是评价场地工程桩桩身结构的完整性,以便给今后在类似施工方式、类似场地条件下工程检测提供参考。     

用动力测量值确定基础－地基系统的频变参数

提出了基础－地基系统具有频变参数的质－弹－阻模型，在这个模型中，系统的刚度Ｋ＝Ｋ０－Ｋ１ω２和阻尼系数Ｃ＝Ｃ０＋Ｃ１ω随系统振动频率而变化。文章以竖向振动为例，给出了用稳态激振下的动力反应测量值确定系统参数Ｋ０、Ｋ１，Ｃ０，Ｃ１的方法；讨论了基础频变刚度系统与附加质量系统的等效范围和差别。     

青藏高原北缘海原、古浪、冒马大地震间相互作用的动力学分析

基于Coulomb静应力变化的概念，研究了青藏高原北缘的海原（1920年2月，M＝8．5）、古浪（1927年5月，M＝8．0）和昌马（1932年12月，M＝7．6）3次大地震之间的相互关系。结果表明，海原大地震发生可能诱发古浪大地震提前16－44a发生；而昌马地震发生可能不受海原和古浪地震诱发静应力变化的影响。     

DYNAMIC CROSS-INTERACTION BETWEEN FLEXIBLE SURFACE FOOTINGS BY COMBINED BEM AND FEM

A combined boundary and finite element method is developed and applied to study the dynamic behaviour of a system of flexible surface footings of arbitrary shape bearing on an elastic half-space. The proposed method employs the frequency domain Green's function for the surface of the elastic half-space while a layered plate model is used for the flexible footing. Both the footing and the surface of the half-space are discretized by 8-noded quadratical isoparametric elements, and the meshes are identical. Thus, the compatibility of displacements and equilibrium of forces between the footing and the half-space are fully satisfied. This model provides a better approximation of the stress concentration at edges of relatively rigid footings. Numerical examples demonstrating the effects due to the excitation frequency, the relative rigidity and the distance between footings on the interaction between two square footings are presented. The external forces can be either harmonic or transient.