地下結(jié)構(gòu)非平穩(wěn)隨機(jī)地震響應(yīng)分析

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1、第#(卷第#期巖土工程學(xué)報A3B$#(13$##’’,年&月C6D4:E:F3GH4IB3J7:3K:L64DLIBM45D4::HD45NIH$，#’’,地下結(jié)構(gòu)非平穩(wěn)隨機(jī)地震響應(yīng)分析!"#$%&’&()*+,"("!&*#*’("#-%&*(.+#&*’.&,’&/’.-,&0("&,&()*+,1"2,-3-(1"2&*-1.*1-,&"""#嚴(yán)松宏，高峰，梁波，高波（"$蘭州交通大學(xué)土木工程學(xué)院，甘肅蘭州%&’’%’；#$西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院，四川成都("’’&"）摘要：從有限元動力分析的基本原理出發(fā)，利用脈沖響應(yīng)函數(shù)和傅立葉變換原理

2、，研究了將地震荷載作為非平穩(wěn)隨機(jī)過程時地下結(jié)構(gòu)隨機(jī)地震響應(yīng)分析方法，導(dǎo)出了非平穩(wěn)隨機(jī)地震加速度作用下地下結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)的數(shù)字特征計算表達(dá)式。通過算例分析了某一隧道在%度非平穩(wěn)隨機(jī)地震作用下的位移和應(yīng)力均方根響應(yīng)。關(guān)鍵詞：地下結(jié)構(gòu)；非平穩(wěn)隨機(jī)地震響應(yīng)；脈沖函數(shù)；傅立葉變換中圖分類號：)&""$&文獻(xiàn)標(biāo)識碼：*文章編號："’’’+,-,（.#’’,）’#+’##’+’-作者簡介：嚴(yán)松宏（"/((+），男，博士，教授，主要從事巖土與地下結(jié)構(gòu)數(shù)值分析、動力可靠性等方面的研究工作。"""#0*12345!6345，7*89:45，;<*17=3，7*8=3（

3、"$!"#$$%$&’()(%*+,(+--.(+,，/0+1#$23(0$4$+,5+()-.6(47，/0+1#$2%&’’%’，’#(+0；#$!"#$$%$&’()(%*+,(+--.(+,，!$24#8-643(0$4$+,5+()-.6(47，’#-+,92("’’&"，’#(+0）!4&*-#.*：:06-9$+4#-;06("<.(+"(<%-6$&97+0=("0+0%76(68(4#&(+(4--%-=-+46，0+=-4#$94$0+0%71-4#-+$+!6404($+0.764$"#064("6-(6=(".->6<$+

4、6-6$&4#-2+9-.,.$2+964.2"42.-68066429(-9;726(+,4#-(=<2%6-!.-6<$+6-&2+"4($+0+94#-<.(+"(<%-6$&?$2.(-.4.0+6&$.=$@#--0.4#A20B-%$0968-.-40B-+(+4$0""$2+406+$+!6404($+0.7.0+9$=<.$"-66(+4#(6<0<-.$C+2=-.("0%-D0=<%-80626-94$"$=<24-4#-9(6<%0"-=-+40+964.-66.$$4!=-0+!6A20.-.-6<$+6-6$&042++

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6、下結(jié)構(gòu)的地震破壞也不斷出現(xiàn)。構(gòu)非平穩(wěn)隨機(jī)地震響應(yīng)數(shù)字特征的數(shù)學(xué)表達(dá)式，將現(xiàn)隨著地下空間利用的不斷發(fā)展，地下結(jié)構(gòu)抗震問題越有地下結(jié)構(gòu)動力分析有限元程序與脈沖響應(yīng)函數(shù)結(jié)合來越受到人們的普遍重視。起來，研究了地下結(jié)構(gòu)非平穩(wěn)隨機(jī)地震反應(yīng)，并與平穩(wěn)由于地下結(jié)構(gòu)及其周圍介質(zhì)的復(fù)雜性，只有在極隨機(jī)地震響應(yīng)分析結(jié)果作了對比。少數(shù)情況下才能求得其動力反應(yīng)的解析解。雖然各國學(xué)者在地下結(jié)構(gòu)抗震方面作了大量的工作，并取得了"利用脈沖響應(yīng)函數(shù)分析地下結(jié)構(gòu)地一定的研究成果，形成了相應(yīng)的地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計準(zhǔn)震響應(yīng)則，然而應(yīng)該看到，目前地下結(jié)構(gòu)的抗震計算多以參照地下結(jié)構(gòu)體系在加速

7、度為"!（$）的地震運(yùn)動作用#地面建筑物的抗震分析方法，以基于有限元的二維、三［#］下，其動力響應(yīng)方程為維有限元數(shù)值分析為主，現(xiàn)行的地下結(jié)構(gòu)抗震分析基［%］｛"!｝>［&］｛"’｝>［(］｛"｝?+［%］｛)｝"!（$），（"）#本上都是采用“定值分析”的方法。而實際的地震運(yùn)動式中｛"｝，｛"’｝，｛"!｝分別為體系各質(zhì)點沿所論方向的具有極大的不確定性，而且永遠(yuǎn)不會重復(fù)，采用確定性位移、速度和加速度向量；［%］，［(］，［&］分別為體系分析方法，一般不能真實地反映地下結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)的總換算質(zhì)量、總剛度和總阻尼矩陣；"!（$）為基巖頂#特性。在進(jìn)行

8、結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計時，應(yīng)將地震作用視作隨面的地震加速度；｛)｝為激振方向指示矢量，由’和"機(jī)場或至少視作隨機(jī)過程來處理。組成，與所論位移方向（