SoilWorks内训资料等效线性

0Total

Solution

for

True

Analysis-driven

DesignMIDASIT等效线性分析Total

Solution

for

True

Analysis-driven

DesignMIDASIT

等效线性分析

(Equivalent

Linearization

Analysis)

目录

等效线性分析简介

一维自由场分析

二维等效线性分析

1Total

Solution

for

True

Analysis-driven

DesignMIDASIT

等效线性分析简介

频率响应分析(Complex

ResponseAnalysis)

为什么要做频域响应分析?

辐射阻尼(Radiationdamping)

-

地基的无限性导致衰减

-

地震波能量在无限地基中传递过程中的动能衰减

-

根据传递的形式衰减方式不同

-

外力(地震作用、机械振动等)容易用频域模拟，使用频率分析的效率较高

-

FrequencyIndependentComplexShear

Modulus(Kramer,

1996)

G*

G

1

i2

-

FrequencyDependentComplexShearModulus(Udaka,

1975)

G*

G

1

2

2

i2

1

2

-

Simplified

Complex

ShearModulus(Kramer,

1996)

G*

G

1

2

2

i2

2Acceleration(g)Fourier

amplitudeTFAcceleration(g)Fourier

amplitude3Total

Solution

for

True

Analysis-driven

Design3.0002.0001.0000.000010203040500.0000.0250.0200.0150.0100.00501020304050Frequency0.0100.0050.0000.0250.0200.01501020304050

Frequency4.000-0.15

0.10

0.05

0.00-0.05-0.10

Frequency(Hz)0.150246810Time(sec)FFTFFT

-1soil-0.15

0.05

0.00-0.05-0.10028104

6

Time(sec)MIDASIT

等效线性分析

(Equivalent

Linearization

Analysis)

频率响应分析(Complex

ResponseAnalysis)

0.15

0.10Total

Solution

for

True

Analysis-driven

Design

等效线性化方法(Equivalent

Linearization

Method)

频域分析方法为线性分析方法

地基材料为非线性材料

使用模拟辐射阻尼容易的频域分析方法

需要使用反映材料非线性特性的等效线性化方法(equivalentlinearization

method)

4MIDASIT

等效线性分析(Equivalent

Linearization

Analysis)Total

Solution

for

True

Analysis-driven

Design5.

重复上面的第2~第4步骤，获得收敛的G值和h值，一般取相对误差小于5%时的值，一般迭代5次左右即可获得收敛值。

5M

1

10R

G

h4.

使用有效剪切应变，通过各土层的动力特性曲线（/Gmax

eff

曲线、

eff

曲线）

获得剪切弹性模量和阻尼比。MIDASIT

等效线性分析

(Equivalent

Linearization

Analysis)

等效线性化方法(Equivalent

Linearization

Method)1.

定义各土层的初始剪切模量(G)和阻尼比(h)，一般使用剪应变很小时的值。2.

使用初始值进行自由场分析计算各层的最大剪切应变

max3.

计算各层的有效剪切应变

eff

eff

R

max

其中

R

为有效剪切应变系数(由用户输入),一般取0.65，或根据地震规模按下式

计算(Seed

&

Sun,

1992)。分析方法应变需要输入地基数据试验、勘探线性∼10-5土壤基本数据工程学基岩剪切波速密度(G/G0~g,h~g)液化强度勘探标准贯入度试验井测动力变形试验液化试验等效线性∼510-3非线性全应力分析有效应力分析∼5×10-2∼10-1Total

Solution

for

True

Analysis-driven

DesignMIDASIT

等效线性分析

(Equivalent

Linearization

Analysis)等效线性化方法(Equivalent

Linearization

Method)

6Total

Solution

for

True

Analysis-driven

Design

一维自由场分析简介

自由场分析简要

-

水平层结构(一维)

-

考虑地基的非线性特性(等效线性化分析、动力非线性分析、有效应力分析)

(SHAKE、YUSAYUSA、DYNAQ等程序)

-

根据一维波动理论(重复反射理论)计算各地层的响应

在实际设计中经常使用的原因

-

输入地表面或地层内的地震波时，可反算基岩的地震波

-

可获得地基的位移分布，用户地下建筑物的位移法分析

-

通过地层的剪切应力判断地基的液化

自由场分析的不足之处

-

分析非均质地基(不是水平层结构)的地基响应不是很准确

-

地基内存在结构构件时，不能考虑地基-结构间的动力相互作用

7MIDASIT

一维自由场分析(FreeField

Analysis)......8Total

Solution

for

True

Analysis-driven

Design1

mm+1u1x1u2x2um

xmxm+1um+1um+2xm+2uNxNNh1hmhm+1hN=∞G1

1

1

Gm

m

mGm

1

m

1

m

1

GN

N

NParticle

motionIncident

waveReflected

waveLayer

No.Coordinate

SystemPropagation

DirectionPropertiesThicknessMIDASIT

一维自由场分析(FreeField

Analysis)

分析模型

u

u

u

t

x

x

t

Am

1

Bm

1

Amme

ikmhm

eikmhm

B

,m

1,秩2,聋..遇.,魄(N

1)Ameikmm

Bme

ikmmh

Am

1

Bm

1

**Gu(x,

)

2u(x,

)

0

(x,

)

G*u(x,

)um(xm,

)

Am(

)eikmxm

Bm(

)e

ikmxmui(

)ai(

)

bi(

)

m(xm,

)

ikm*Gm*(Am(

)eikx

Bm(

)e

ikmmx

x

层位咬移函班数****mm**To周ta驾lSo广lu乔ti罪onfo遵rTr掀ueAn挥al睛ys岔is凳-d强ri权ve总nDe蛇si延gn

使用还各层捉接触毁面上稿的协夸调条镰件得船到的摄递推召公式**

kmGm*h*

km

1Gm

1

在地富表面窃A1=B1Am(

)

am(

)A1(

)Bm(

)

bm(

)B1(

)

传递捷函数Hij(

)

uj(

)aj(

)

bj(

)

层位豪移函晋数ui(

)

Hij(

)uj(

)9MI袜DA扎SI撤T一维限自由询场分并析(F义re渠eF员ie尽ldAn恶al蝴ys碌is皇)分析女理论

基本饱方程厘(波茂动方董程)223

G

2

G222

位移怠/应针力u(x,t)

u(x,

)ei

t*

2

x210To叙ta遇lSo陪lu狼ti芦onfo坦rTr齐ueAn吉al传ys虫is钱-d膜ri猎ve劫nDe阻si坦gnMI圾DA隔SI饶T一维爆自由香场分经析(F怀re球eF牢ie捎ldAn掀al博ys额is拼)不同危观测松点上更的地躺震波To臭ta晓lSo张lu雀ti嚷onfo貌rTr笼ueAn袄al描ys灭is艇-d蛙ri圾ve霞nDe金si戏gnE为入孔射波(上升筐波)F为反归射波(下降少波)11在基跑岩中聚输入栽的地殊震是号哪种挠类型(2云E、奋E+嘴F)底?(由观补测条最件决现定)地表少面基岩EFEEFF2E在地详表面塞入射窗波与利反射宪波相方同E=份F、观测的地扑震波鸭为2E

输入可地震并波(C低on猫tr增olMo塑ti激on锐)-观测惧的露六头岩背波:将2E类型佛波作丑用在爪基岩小上-观测懂的地蒜表面豪波:将2E类型顾波作涝用在捎地表趁面-观测尖的地芽层内词的波:将E+终F类型叙波作须用在竭地层MI雪DA红SI板T一维财自由臣场分挥析(F独re拣eF暖ie热ldAn误al谦ys商is庭)输入梢的地毙震波词类型2E、E+争F12To题ta落lSo傍lu拨ti左onfo骆rTr奇ueAn慢al址ys腊is工-d恳ri饶ve作nDe服si包gnMI星DA晕SI盖T一维剩自由幅场分枯析(F滚re认eF枪ie骨ldAn窝al评ys界is控)输出来的地福震波遍类型

露头哀岩(O足ut曾cr鹿op康)/内部鉴地层(W革it奇hi醋n)To屑ta探lSo致lu业ti榆onfo涝rTr散ueAn愁al倡ys托is友-d沃ri圾ve阔nDe来si膛gn二维虾等效隐线性键分析嫩简要

复杂示响应膝分析疑方法省简要是分辉析岩竟土-结构蚊相互泳作用较的主梳要分榜析方广法，通过蒙等效昏线性虎化方疾法和凶辐射战阻尼屋的协才调函数计畜算复慌刚度外系数，用于叨有限蒸元模霜型的邻分析任中(代表荣性程轨序有FL雀US激H)铃。

-----岩土-结构逃相互玩作用待分析(S荡oi山l-扎St糖ru票ct圆ur怒eIn气te笔ra扔ct洒io引nAn罗al淡ys考is凯)地震兔波通育过岩藏土媒钓介到狸达结轧构的促基础材上，引起鸭结构淹的基醒础和聚结构馒发生贼振动。结构黑的振凶动引谅起结毛构产坐生惯欲性力，惯性漆力通姜过基辜础重俘新作喂用在兵地基津上地基仪与结宋构的范这种更相互开影响似的运窝动称激为地嗓基-结构苹相互长作用地基宏与结绩构的板刚度靠相差饮越大，相互帮作用饼的效乘果越近大地上俘结构鼓主要段受结织构质躺量和锹地基段质量热差异盛引起亏的惯粗性相花互作寸用(i唤ne鹅rt占ia拆lin滨te怠ra基ct合io匀n)的影响-地下娃结构分主要伯受结警构的会刚度践和地葵基刚桑度差摊异引绸起的碍运动掉相互因作用(k瓦in他em滤at桃icin泥te稀ra逆ct堂io组n)的影午响13MI夺DA雪SI姿T二维厚等效品线性衡分析14MI仿DA偿SI强T二维两等效调线性胆分析地基-结构慢的相猪互作坑用(S饶SI乓)运动腥相互萄作用(散射买问题，S洁ca贫tt堪er害in夹gPr你ob眉le派m)To岩ta纱lSo补lu践ti蔬onfo衬rTr绍ueAn离al视ys吸is厅-d模ri图ve孤nDe提si码gn惯性殿相互请作用(辐射加问题，R遍ad晋ia隔ti没onPr薯ob唤le叙m)To艺ta宵lSo蛇lu芝ti表onfo值rTr荷ueAn止al保ys腥is避-d暖ri蛛ve管nDe佩si迁gn

-----

-----直接书法(D网ir舰ec紫tMe鲁th蜜od语)建立垂包含米地基箭和结享构的岛模型分析加复杂责形状古的结彩构比兆较容纵易可以怎考虑卷地基聪的空肃间特榨性和顾非线范性特闻性为了约解决俱辐射祥问题(R槐ad泪ia骑ti不onPr塔ob招le期m)轻，模型宋尺寸秤需要殿足够烟大。考虑待粘性础边界、传递搁边界、边界谷单元、无限载单元完等地站基的免半无胖限空荣间特粥性子结巨构法(S形ub左st德ru昆ct跳ur话eMe痛th被od夫)将地摄基用飘动力邮刚度期矩阵(阻抗负矩阵，I嫩mp抱ed狠an类ce矩阵)表示简化有了地熄基-结构励相互倚作用样分析适合缴于基线础形锄状比络较简杨单时不能垦考虑别地基易的非忧线性父特性代表女性的况程序预有SA复SS感I(主要蒸考虑随结构使的响呀应)15MI叶DA侧SI址T二维普等效绞线性旅分析地基-结构齿的相硬互作鸦用(S顶SI秆)传递边界频域分析-D≥2d粘性边界时程分析H≥dD≥5d一般边界有效应力分析-D≥10d16边界叮条件分析滩方法模型逃深度模型壁的宽嘉度自由地基自由地基边界条件边界条件边界恢条件半无券限弹蔑性地革基HＦE萍Ｍ模型DTo布ta榴lSo跪lu贡ti仆onfo另rTr便ueAn吴al秆ys掌is买-d适ri填ve园nDe侄si兽gn结构d模型边界地基反射乱波MI椒DA刻SI筋T二维趴等效筐线性捉分析半无谊限空船间的抵边界忽条件结构To富ta泛lSo雕lu如ti浊onfo盯rTr少ueAn察al婆ys暗is说-d权ri染ve揉nDe牙si用gnMI数DA巡寿SI巧T二维颗等效舌线性君分析分析芝流程建立情地基滨和结怪构模航型输入钓结构匀特性答信息输入腥地基色特性耽信息特征药值分客析构成饱模型庙的矩毁阵定义隙有效矛剪切说应变遵系数迭代场计算(满足泳收敛援误差就小于5%韵)确认舱地基巾资料斗柱状环图输入近地基左的动剑力特胳性值运行镜复杂淹响应飞分析地基压的等穗效线争性化铃曲线地基暂刚度浪等效走线性顽化定义属输入刚的地丙震波左、汇右侧把传递愧边界侄自由俭场分殿析定义垮能量伍传递收边界输出晶地震滨时结明构的渡内力17To院ta请lSo边lu紫ti哪onfo傍rTr莫ueAn喷al苦ys辽is探-d色ri撒ve坚nDe卧si务gn分析稳流程模型蝇左侧断传递鄙边界擦自由浊场分麦析(侍收敛特艰性值汪)特征劫值分滥析(聋特征羞值、色特征眯向量钳)模型博右侧格传递曾边界奸自由领场分亿析(坊收敛特差性值洽)特征矿值分胆析(置特征观值、慌特征锹向量愈)构成占能量枕传递病边界出的模勤型矩捉阵迭代任计算(收日敛误裕差小赌于5想%)确认客是否枪收敛(GD、h治的收恶敛误数差要模小于携5%沸)18MI瓣DA叼SI未T二维稍等效裂线性炎分析To厘ta胞lSo鬼lu鞋ti质onfo炼rTr足ueAn会al支ys烛is倘-d概ri雹ve城nDe练si坐gn结构传递讯边界地基底部音的粘作性边距界MI窜DA篮SI红T二维唇等效咸线性去分析自动哄生成难二维谊等效身线性剑边界蜻条件传递脖边界传递啄边界解底部舱的粘妙性边蓬界传递涝边界甩：由掀考虑锻水平驼方