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斜入射下水下地基场地地震输入的一维化时域方法

张奎 夏佩林 李伟华 赵成刚

张奎, 夏佩林, 李伟华, 赵成刚. 斜入射下水下地基场地地震输入的一维化时域方法[J]. 工程力学, 2019, 36(11): 91-101. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.09.0523
引用本文: 张奎, 夏佩林, 李伟华, 赵成刚. 斜入射下水下地基场地地震输入的一维化时域方法[J]. 工程力学, 2019, 36(11): 91-101. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.09.0523
ZHANG Kui, XIA Pei-lin, LI Wei-hua, ZHAO Cheng-gang. 1D TIME-DOMAIN METHOD FOR 2D WAVE MOTION IN UNDERWATER SITE WITH OBLIQUELY INCIDENT PLANE WAVE[J]. Engineering Mechanics, 2019, 36(11): 91-101. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.09.0523
Citation: ZHANG Kui, XIA Pei-lin, LI Wei-hua, ZHAO Cheng-gang. 1D TIME-DOMAIN METHOD FOR 2D WAVE MOTION IN UNDERWATER SITE WITH OBLIQUELY INCIDENT PLANE WAVE[J]. Engineering Mechanics, 2019, 36(11): 91-101. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.09.0523

斜入射下水下地基场地地震输入的一维化时域方法

doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.09.0523
基金项目: 国家重点基础研究发展计划(“973”计划)项目(2015CB0578000);国家自然科学基金项目(51378058)
详细信息
    作者简介:

    张奎(1989-),男,山东人,博士生,主要从事岩土地震工程方面的研究(E-mail:14115277@bjtu.edu.cn);夏佩林(1990-),男,河北人,硕士生,主要从事岩土地震工程方面的研究(E-mail:20728065@qq.com);赵成刚(1955-),男,黑龙江人,教授,博士,主要从事岩土地震工程方面的研究(E-mail:cgzhao@bjtu.edu.cn).

    通讯作者: 李伟华(1976-),女,北京人,副教授,博士,博导,主要从事岩土地震工程方面的研究(E-mail:whli@bjtu.edu.cn).
  • 中图分类号: TU435

1D TIME-DOMAIN METHOD FOR 2D WAVE MOTION IN UNDERWATER SITE WITH OBLIQUELY INCIDENT PLANE WAVE

  • 摘要: 地震波斜入射下水下地基场地地震动输入问题,是涉及水层、饱和多孔介质和基岩三种不同性质介质耦合的复杂问题,目前理论成果还很匮乏。该文在现有的成层饱和多孔介质平面波斜入射的一维化时域方法的基础上,建立了水下地基场地的一维化时域计算方法。该计算方法依据Snell定理,将地震波斜入射下水层波动的空间二维问题转化为简单的一维问题,通过考虑水层与饱和多孔介质层交界面、不同饱和多孔介质交界面以及基岩与饱和多孔介质层交界面的边界条件,将已有的成层饱和土的一维化有限元方程与水层的一维化有限元方程组装,采用单相弹性介质精确人工边界条件模拟基岩半空间的波动辐射和输入特征,形成了水下地基场地的整体有限元方程,借助于中心差分法和Newmark法相结合的时步积分法,推导了地震波斜入射下水下地基场地各节点动力响应时程的显式表达式。通过与傅里叶变换得到的理论解和现有的文献进行了对比,初步验证了该文时域算法的有效性和精度,为地震波斜入射下水下地基场地地震动输入提供了一种新型高效的研究方法。
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-09-24
  • 修回日期:  2019-07-02
  • 刊出日期:  2019-11-25

斜入射下水下地基场地地震输入的一维化时域方法

doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.09.0523
    基金项目:  国家重点基础研究发展计划(“973”计划)项目(2015CB0578000);国家自然科学基金项目(51378058)
    作者简介:

    张奎(1989-),男,山东人,博士生,主要从事岩土地震工程方面的研究(E-mail:14115277@bjtu.edu.cn);夏佩林(1990-),男,河北人,硕士生,主要从事岩土地震工程方面的研究(E-mail:20728065@qq.com);赵成刚(1955-),男,黑龙江人,教授,博士,主要从事岩土地震工程方面的研究(E-mail:cgzhao@bjtu.edu.cn).

    通讯作者: 李伟华(1976-),女,北京人,副教授,博士,博导,主要从事岩土地震工程方面的研究(E-mail:whli@bjtu.edu.cn).
  • 中图分类号: TU435

摘要: 地震波斜入射下水下地基场地地震动输入问题,是涉及水层、饱和多孔介质和基岩三种不同性质介质耦合的复杂问题,目前理论成果还很匮乏。该文在现有的成层饱和多孔介质平面波斜入射的一维化时域方法的基础上,建立了水下地基场地的一维化时域计算方法。该计算方法依据Snell定理,将地震波斜入射下水层波动的空间二维问题转化为简单的一维问题,通过考虑水层与饱和多孔介质层交界面、不同饱和多孔介质交界面以及基岩与饱和多孔介质层交界面的边界条件,将已有的成层饱和土的一维化有限元方程与水层的一维化有限元方程组装,采用单相弹性介质精确人工边界条件模拟基岩半空间的波动辐射和输入特征,形成了水下地基场地的整体有限元方程,借助于中心差分法和Newmark法相结合的时步积分法,推导了地震波斜入射下水下地基场地各节点动力响应时程的显式表达式。通过与傅里叶变换得到的理论解和现有的文献进行了对比,初步验证了该文时域算法的有效性和精度,为地震波斜入射下水下地基场地地震动输入提供了一种新型高效的研究方法。

English Abstract

张奎, 夏佩林, 李伟华, 赵成刚. 斜入射下水下地基场地地震输入的一维化时域方法[J]. 工程力学, 2019, 36(11): 91-101. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.09.0523
引用本文: 张奎, 夏佩林, 李伟华, 赵成刚. 斜入射下水下地基场地地震输入的一维化时域方法[J]. 工程力学, 2019, 36(11): 91-101. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.09.0523
ZHANG Kui, XIA Pei-lin, LI Wei-hua, ZHAO Cheng-gang. 1D TIME-DOMAIN METHOD FOR 2D WAVE MOTION IN UNDERWATER SITE WITH OBLIQUELY INCIDENT PLANE WAVE[J]. Engineering Mechanics, 2019, 36(11): 91-101. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.09.0523
Citation: ZHANG Kui, XIA Pei-lin, LI Wei-hua, ZHAO Cheng-gang. 1D TIME-DOMAIN METHOD FOR 2D WAVE MOTION IN UNDERWATER SITE WITH OBLIQUELY INCIDENT PLANE WAVE[J]. Engineering Mechanics, 2019, 36(11): 91-101. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.09.0523
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