SSI体系阻尼特性分析.pdf

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1、安徽建筑2012年第1期(总182期)SSI体系阻尼特性分析AnalystsofDampingCharacteristicsofSSISystem李胜强，王欢(1．中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北武汉430063；2．长江重庆航运工程勘察设计院，重庆401147)摘要：根据实际建筑情况，把SSI体系的运动分为滑移能性和条件运动和非滑移运动，通过对这两种运动状态的动力特性分析，得出：当SSI体系处于非滑移运动状态时，体系可以视经典阻尼体系具有一致均匀的阻尼特性，运动方程可在主模态[51空为经典

2、阻尼体系；当SSI体系处于滑移运动状态时，体系被间解耦，体系具有经典正则模态，存在“振型”概念，其动力分析可采用传视为非经典阻尼体系。在此基础上，通过分析影响SSI体系统的“振型分解法”；而非经典阻尼体系，由于体系内部阻尼特性存在较大的两大因素：振动幅值和自振频率来分析滑移运动和非滑差异，运动方程在主模态空间无法解耦，体系不具有经典正则模态，没有移运动在整仓体系中所占的重要程度，从而得出，非滑移运传统概念上的所谓“振型”，运动方程的求解将十分困难啕一。对连续动力动在整个SSI体系中占有支配地位，

3、SSI体系是可以看作近系统而言，其运动方程可在主模态空间解耦，动力特性较为简单，为经典似经典阻尼体系的。阻尼体系，在此不再赘述。关键词：SSI体系；经典阻尼体系；滑移运动；非滑移运动对SSI体系而言，上部结构和地基土可分别看作两个连续动力子系中图分类号：TU441．2文献标识码：B统，这两个子系统均可视为经典阻尼体系，那么如果把这两个子系统综合文章编号：1007—7359(2012)01—0153—02在一起，整个体系是否可以视为经典阻尼体系呢?其关键就在于上部结构岩与地基土之间能否协调一致运动

4、，下面通过对SSI体系的动力特性分析，土1概述工探讨SSI体系近似为经典阻尼体系的可能性和条件。程对实际工程而言，基础与地基土之间由于摩擦等因素而存在一个粘与在现实中，完全符合经典阻尼特性的建筑结构基结力厶，当外界的影响时，外(￡)，两者非滑移运动；当／外(￡)r眦时，两是非常少的，往往由于结构的初始缺陷、材料的不均础者产生滑移运动。下面就这两种情况分别予以分析。处匀等因素导致一般结构动力体系或多或少都具有一理2．1非滑移运动定的非经典阻尼特性。如果非经典阻尼特性较弱，在当．厂外(t)时，两者之

5、间未发生滑移，此时体系为一整体结构。在误差允许的条件下，往往把这些实际结构体系近似此以一简单例子进行分析，如图1所示，层、^和、，2分别为地基土和上为经典阻尼体系来进行动力分析，从而使得实际结部结构的弹性模量和惯性矩，F为外界影响力。构体系的动力分析计算得到极大的简化。由结构力学知识可以求得此体系在外界影响力的作用下的运动方对于实际建筑结构体系，当不考虑土与结构相程为：互作用时，一般被公认可以近似为经典阻尼体系。但3E(、o≤⋯≤0～)当考虑土与结构相互作用(Soil—StructureInte

6、raction，简称SSI)时，由于对SSI体系实际阻尼机制的研究不()=一F(x-a)3++—Fa(x-la)(x-a)¨’够深入，多数学者【’F[4I认为，由于体系组成材料的不一一3。2El，l’El，l一⋯同，各部分材料的耗能特性存在差异，SSI体系不能壁(O≤≤n)被近似为经典阻尼体系。El11、。。⋯()=2x-3然而对于实际建筑结构重体系而言，考虑SSI效旦+一Fa(a)(x-a)—(瓣≤z)(2)应的抗震分析将更加符合实际。但当考虑SSI效应+。2ElII’—ElIl⋯⋯后，SSI

7、体系能否被近似为经典阻尼体系来研究呢?从(1)、(2)两式可以直观看出，除外，其余各点都是保持连续本文通过深入分析SSI阻尼机制来予以探讨。的，现把x-~．a代入上两式进行验算，发现上两式左右两边都是相等的，由安此可以得出，整体结构都是连续的。此时，如果整个体系看作一个自由度，那么体系的刚度由地基土和徽2SSI体系近似为经典阻尼体系的可建上部结构的刚度串联而成，即l=+=≠一，整个体系的质量为l，1十’筑收稿日期：2011-12—10m+№，此体系存在振型，可以视为经典阻尼体系。作者简介：李胜强

8、(1984一)，男，安徽萧县人，毕业于西安交通大学，硕士，助理工程师。2_2滑移运动2012年第1期(总182期)安徽建筑达式如下：D,=Jo'o(3)F式中：为单位体积每振动一周所消耗的能量；．，为阻尼耗能系数，与材料有关；为振动幅值；n为阻尼耗能指数，当振幅比较低时，n=2，当振幅比较高时，n>2。通过上式我们可以看出，当振动幅值增大时，动力体系的阻尼消耗能量呈指数增长，振动衰减更快。因此，当加在SSI动力体系上的初始条件非常大以致使得上部结构■■■■■■—一与地基土之间产生滑移时，整体SS