[發(fā)明專利]一種塊體地震動(dòng)力響應(yīng)的分析方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710353791.X
• 申請(qǐng)日: 2017-05-18
• 公開（公告）號(hào): CN107133414B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 付曉東;盛謙;房強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務(wù)所 42001
• 代理人: 王敏鋒

1.一種塊體地震動(dòng)力響應(yīng)的分析方法，其步驟是：

A、輸入地震加速度時(shí)程數(shù)據(jù)與分析參數(shù)，計(jì)算按時(shí)間間隔分步進(jìn)行；

B、選定塊體任意坐標(biāo)點(diǎn)為塊體動(dòng)參考點(diǎn)，計(jì)算動(dòng)參考點(diǎn)到塊體各結(jié)構(gòu)面的初始距離；

C、針對(duì)第i個(gè)計(jì)算時(shí)間步，獲得時(shí)刻地震加速度分量；

D、計(jì)算該時(shí)刻動(dòng)參考點(diǎn)到塊體各結(jié)構(gòu)面的距離，對(duì)比初始距離獲得時(shí)間步內(nèi)塊體的預(yù)設(shè)接觸狀態(tài)；

E、塊體預(yù)設(shè)接觸狀態(tài)為塌落，試算塊體運(yùn)動(dòng)參數(shù)，進(jìn)入步驟(H)；

F、塊體預(yù)設(shè)接觸狀態(tài)為接觸，進(jìn)行塊體運(yùn)動(dòng)方式判識(shí)與受力分析，

通過(guò)回路分析與單純形積分法計(jì)算滑動(dòng)面接觸面積并求解摩擦力，獲得塊體的運(yùn)動(dòng)方式與凈滑動(dòng)力；

G：計(jì)算塊體加速度，試算塊體運(yùn)動(dòng)參數(shù)；

H：更新動(dòng)參考點(diǎn)空間坐標(biāo)，計(jì)算其到塊體各結(jié)構(gòu)面的距離，判斷各結(jié)構(gòu)面嵌入情況，若沒(méi)有結(jié)構(gòu)面發(fā)生嵌入，進(jìn)入步驟(K)；

I：取嵌入量最大的結(jié)構(gòu)面，將塊體速度與加速度投影至該結(jié)構(gòu)面法向，計(jì)算發(fā)生嵌入的臨界時(shí)間；

J：以嵌入的臨界時(shí)間作為計(jì)算時(shí)間步的時(shí)間間隔，重新試算塊體運(yùn)動(dòng)參數(shù)，回到步驟(H)；

K：進(jìn)入第i+1個(gè)時(shí)間步分析，沒(méi)有超過(guò)總分析步數(shù)N，回到步驟(C)；否則進(jìn)入步驟(L)；

L：結(jié)束分析，輸出每個(gè)計(jì)算時(shí)間步內(nèi)塊體的真實(shí)時(shí)間間隔、運(yùn)動(dòng)方式、運(yùn)動(dòng)參數(shù)及安全系數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種塊體地震動(dòng)力響應(yīng)的分析方法，其特征在于：所述的步驟(E)塊體預(yù)設(shè)接觸狀態(tài)為塌落，加速度a_i＝{0,0,-g}，g為重力加速度，應(yīng)用Newmark法試算塊體運(yùn)動(dòng)參數(shù)，進(jìn)入步驟(H)，Newmark法計(jì)算方法如下：

v_i＝v_i-1+Δt[(1-γ)a_i-1+γa_i] (1)

其中，Δt是計(jì)算時(shí)間間隔；a、v、d分別為塊體加速度、速度與位移，下標(biāo)i-1、i表示計(jì)算時(shí)間步；γ、β為Newmark參數(shù)，根據(jù)其取值得到具體的積分方法，γ＝1，β＝1/2為常加速度法；γ＝1/2，β＝0為中心差分法；γ＝1/2，β＝1/6為線性加速度法；γ＝1/2，β＝1/4為平均加速度法。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種塊體地震動(dòng)力響應(yīng)的分析方法，其特征在于：所述的步驟(G)塊體凈滑動(dòng)力采用下式計(jì)算其加速度，a_i＝F_i/m，m與F_i分別為塊體質(zhì)量與第i個(gè)時(shí)間步內(nèi)凈滑動(dòng)力，根據(jù)加速度計(jì)算結(jié)果采用Newmark法即式(1)、(2)試算塊體運(yùn)動(dòng)參數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種塊體地震動(dòng)力響應(yīng)的分析方法，其特征在于：所述的塊體由第一結(jié)構(gòu)面、第二結(jié)構(gòu)面、第三結(jié)構(gòu)面與第一臨空面、第二臨空面組成，一結(jié)構(gòu)面、第二結(jié)構(gòu)面、第三結(jié)構(gòu)面的空間方程表達(dá)式為：

其中，a、b、c、d為平面空間坐標(biāo)參數(shù)，下標(biāo)1、2、3是各結(jié)構(gòu)面編號(hào)，選取塊體上一點(diǎn)A為動(dòng)參考點(diǎn)，其坐標(biāo)為(x₀,y₀,z₀)，求解點(diǎn)A到各結(jié)構(gòu)面的距離：

式中，d_s01、d_s02、d_s03分別為動(dòng)參考點(diǎn)A到塊體各結(jié)構(gòu)面的初始距離。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種塊體地震動(dòng)力響應(yīng)的分析方法，其特征在于：所述的地震動(dòng)記錄輸入后，通過(guò)第i步計(jì)算之后利用Newmark法得到塊體運(yùn)動(dòng)參數(shù)，更新動(dòng)參考點(diǎn)的坐標(biāo)，即點(diǎn)A’(x_i,y_i,z_i)，求解A’點(diǎn)到各結(jié)構(gòu)面的距離：

式中，d_si1、d_si2、d_si3分別為第i個(gè)時(shí)間步運(yùn)算后點(diǎn)A’到塊體各結(jié)構(gòu)面的距離。