不同类型地震波作用下土―结构相互作用体系地震反应分析①

高发通，陈清军

(同济大学土木工程防灾国家重点实验室，上海 200092)

0 引言

长周期地震动特性很复杂，受到诸多因素的影响，如震源、震中距和场地条件等，引起了国内外学者的关注和研究［1］，胡文凯等［2］以深覆盖场地为背景，探讨了不同强度地震波作用下的长周期地震波反应特征，廖述清等［3］分析了长周期作用下高层结构的弹塑性动力响应.受限于资料和研究方法，目前关于长周期地震动作用下土－结构相互作用体系的动力响应的研究成果还比较少，且大多限于线弹性问题，弹塑性问题主要为上部结构的研究.

本文采用 Abaqus内嵌的次弹性模型(Hypoelastic)模拟土的非线性行为，利用有限元法建立土－结构相互作用体系分析模型，选取不同类型的基岩地震波作为输入，对土－结构相互作用体系进行非线性地震响应分析，以探讨不同类型地震波作用下土－结构相互作用体系动力响应的差异.

1 土－结构相互作用体系地震反应分析基本方程

在地震作用下，土－结构相互作用体系的动力运动方程可写成为

式中［M］，［C］和［K］分别为土－结构相互作用体系的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵，{u}，{}和{ü}分别为节点位移、节点速度和节点加速度向量，üg为基岩运动加速度，{I}是元素均为1的向量.这里阻尼采用瑞利阻尼.本文采用 Full Newton(完全牛顿法)对方程(1)进行求解.

采用次弹性(Hypoelastic)模型模拟土体的非线性行为.Hypoelastic模型假设材料的弹性模量E和泊松比μ是应变不变量(I1)的函数，其本构方程见公式(2).这……