第
30
卷第
11
期
振动与冲击
JOURNAL
OF
VIBRATION
AND
SHOCK
Vo
l.
30
No.11
2011
地下结构静一动力分析中的人工边界转换方法研究
高峰，赵冯兵
(重庆交通大学土木建筑学院，重庆
400074
)
摘
要:对同时考虑静力效应和动力效应的地下结构静一动力分析问题，静力分析与动力分析的人工边界转换对
动力分析结果有较大的影响。通过对人工边界转换方法边界转换原理的分析，表明以静力分析结果中的应力场为初始条
件进行动力分析时，在输入静应力场的同时输入引起此应力场的荷载和边界条件，以及去掉边界约束条件的同时施加以
相应的约束反力，均可保证模型在动力计算初始时刻为静力平衡状态。提出了一种在动力分析中施加零动力荷载的方法
来检验静、动力人工边界转换的误差。算例表明采用粘弹性静一动力统一人工边界及其相应计算方法时，该边界在某些
地下结构静力计算中存在较大误差。通过分析，推荐了较为合理的地下结构静一动力分析人工边界转换方法。该方法在
人工边界转换时先去掉静力分析的约束，并在施加动力人工边界进入动力分析前将静力分析的荷载、静力场和约束反力
一并输入模型。通过算例分析，验证了该方法的合理性。
关键词:人工边界转换;静一动力分析;粘弹性边界
中图分类号
U453
文献标识码
A
Study
on
transformation
method
for
artificial
boundaries
in
static-dynamic
analysis
of
underground
structure
GAO
Feng , ZHAO Feng-bing
(School
of
Civil
Engineering
and
Architecture
,
Chongqing
Jiaotong
University
,
Chongqing
400074 , China)
Abstract:
For the problem of static-dynamic analysis of underground structure considering both static and dynamic
effect
, the transformation of artificial boundaries from static analysis to dynamic analysis
has
great effect on dynamic
calculation results. Through analysis on boundaries transformation principles in transformation methods
, it is indicated that
if
the stress field resulted in static analysis as well as the corresponding loads
and
boundary conditions are input
simultanuously and used as the initial state of dynamic analysis
, and the constraint reaction forces are taken to replace the
constraint boundary conditions
, the model
can
be
ensured
in
static equilibrum state at the starting moment of dynamic
analysis. The error of the artificial boundaries transformation methods in static-dynamic analysis was
checked
by imposing
zero dynamic load
in
the dynamic analysis. The calculation results of some examples indicate
that
, when the unified visco-
elastic
boundarγconditions
and its corresponding calculating methods are applied
in
static-dynamic analysis of underground
structure
, big error will be resulted
in
the static calculation. On this basis , a more rational
transfor
丁
nation
method of
artificial boundaries for static-dynamic analysis of underground structure was recommended.
In
the method , the static
constraints were relieved first in the transformation of artificial boundaries; and the loads
, the static fields
and
the
constraint reactions were all together brought into the model while applying the dynamic artificial boundaries
in
dynamic
analysis. The accuracy of the method was checked through the analysis of calculation results of an engineering case.
Key
words:
transformation of artificial boundaries; static-dynamic analysis; visco-elastic artificial boundary
人工边界从广义上可分为静力人工边界和动力人
工边界。静力人工边界由来已久，通常有固定边界、滚
轴边界等。动力人工边界经过几十年的发展，己形成
基金项目:国家自然科学基金资助项目
(51178490)
;重庆市自然科学基金
项目
(CSTC
，
2
∞
8BB6066)
;重庆市教委科学技术研究项目
(KJω0403)
;高等学校博士学科点专项科研基金
(2
∞
9552211
∞
02)
收稿日期:
2010
-02 -08
修改稿收到日期
:2010
一
08
-12
第一作者高峰男，教授，
1964
年生
全局人工边界和局部人工边界两大类别，并应用于各
自适应的工程计算中
[1]
。此外，王后裕、陈上明等
[2]
将
透射边界应用于考虑结构与围岩动力相互作用的地下
离壁式框架结构地震分析模型，陈万祥、郭志昆等
[3]
将
粘弹性支承应用于低速冲击下的边界梁反应，均取得
了较好的效果
O
动力人工边界发展到现在已有透射边界、粘性边
界、粘弹性边界等几种类型。
Deeks[4]
提出粘弹性人工
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