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第一章 绪论1

1.1 土-结构相互作用分析的目的1

1.2 设计(地震)荷载的类型2

1.3 土-结构相互作用的影响3

1.4 线性假设7

1.5 涉及问题的种类8

1.6 直接法和子结构法9

1.7 本书的内容安排11

第二章 离散体系动力学概论12

2.1 时域中的运动方程12

2.2 振型幅值变换12

2.3 谐振运动方程13

2.4 对应原理14

2.5 离散富里埃变换15

2.6 复反应法16

第三章 基本运动方程18

3.1 总位移方程18

3.1.1 柔性基础18

3.1.2 刚性基础23

3.1.3 特殊基础26

3.2 刚体运动相互作用和惯性相互作用27

3.2.1 柔性基础27

3.2.2 刚性基础30

3.3 作用荷载及其特性33

3.3.1 转动机械33

3.3.2 冲击荷载34

3.3.3 地震荷载35

3.4 引导性例题39

3.4.1 问题的提出39

3.4.2 耦合体系的运动方程42

3.4.3 等效单自由度体系44

3.4.4 无量纲参数47

3.4.5 参数分析48

第四章 结构模拟52

4.1 概述52

4.1.1 荷载的频率成分和空间分布52

4.1.2 子体系的解耦54

4.2 地震荷载的空间分布55

4.2.1 自由场运动55

4.2.2 带刚性基础时明置结构的刚体运动56

4.2.3 带刚性基础时埋置结构的刚体运动58

4.2.4 带柔性基础时结构的刚体运动59

4.2.5 轴对称结构59

4.2.6 实例62

4.3 直接离散65

4.3.1 有限元模型65

4.3.2 冲击荷载下的模型67

4.3.3 受地震荷载作用的双曲冷却塔71

4.3.4 地震荷载下的核反应堆结构73

4.3.5 地震荷载下的剪切型框架76

4.3.6 以广义位移为基础的模型77

4.4 动力自由度的缩减78

4.4.1 转换后的运动方程78

4.4.2 伴随静力凝聚的质量集中80

4.4.3 子结构振型合成法81

5.1 一维波动方程85

5.1.1 研究波传播的意义85

5.1.2 问题的提出85

第五章 波的传播原理85

5.1.3 运动方程86

5.1.4 波的类型88

5.1.5 有限长杆的动力刚度矩阵89

5.1.6 无限长杆的动力刚度系数92

5.1.7 能量传递速率94

5.1.8 材料阻尼95

5.1.9 有限长杆的动力刚度系数收敛于无限长杆的动力刚度系数99

5.1.10 自由场反应102

5.2 直角坐标系中的三维波动方程103

5.1.11 场地的动力刚度系数103

5.2.1 以体积应变和旋转应变表达的运动方程104

5.2.2 P波107

5.2.3 S波108

5.2.4 材料阻尼110

5.2.5 总运动111

5.3 平面外运动的动力刚度矩阵112

5.3.1 波的类型112

5.3.2 土层和半空间的转换矩阵和动力刚度矩阵113

5.3.3 几种特例115

5.3.4 受荷载作用的土层116

5.3.5 能量传递速率118

5.4.1 波的类型119

5.4 平面内运动的动力刚度矩阵119

5.4.2 土层和半空间的转换矩阵和动力刚度矩阵122

5.4.3 几种特例126

5.4.4 受荷载作用的土层128

5.4.5 能量传递速率131

5.5 圆柱坐标系中的三维波动方程132

5.5.1 用体积应变和旋转应变表示的运动方程132

5.5.2 用周向富里埃级数和径向贝塞尔函数表达的解136

5.5.3 动力刚度矩阵142

第六章 自由场反应143

6.1 问题的提出143

6.1.1 确定地震环境的三个因素143

6.1.2 控制点的位置144

6.2 放大、频散和衰减145

6.2.1 场地的动力刚度矩阵146

6.2.2 体波的场地放大效应147

6.2.3 表面波149

6.2.4 放大效应151

6.2.5 视速度和衰减系数151

6.3 半空间153

6.3.1 入射SH波153

6.3.2 入射P波154

6.3.3 入射SV波156

6.3.4 瑞利波157

6.3.5 位移、应力与深度的关系159

6.4 半空间上的单一土层160

6.4.1 SH波161

6.4.2 洛夫波164

6.4.3 变量的物理意义166

6.4.4 P波和SV波168

6.4.5 瑞利波169

6.5 平面外运动的参数分析170

6.5.1 研究对象170

6.5.2 垂直入射SH波171

6.5.3 斜入射SH波172

6.5.4 洛夫波174

6.6 平面内运动的参数分析182

6.6.1 研究对象182

6.6.2 垂直入射SV波和P波183

6.6.3 斜入射P波和SV波184

6.6.4 瑞利波192

6.7.1 场地和控制运动概述200

6.7 软弱场地200

6.7.2 垂直入射和斜入射SH波202

6.7.3 垂直入射和斜入射P波与SV波203

6.7.4 洛夫波205

6.7.5 瑞利波207

6.7.6 平面内位移、应力与深度的关系209

6.7.7 散射运动213

6.8 岩石场地213

6.8.1 场地与控制运动概述213

6.8.2 洛夫波214

6.8.3 瑞利波215

6.8.4 波型选择216

6.8.5 散射运动218

7.1.1 土的动力刚度矩阵219

7.1 一般原理219

第七章 土的模拟219

7.1.2 基本边界221

7.1.3 局部边界221

7.1.4 协调边界225

7.1.5 Sommerfeld辐射条件225

7.1.6 解析解的利用228

7.2 明置基础的动力刚度系数228

7.2.1 加权残数公式228

7.2.2 二维情况下的格林影响函数231

7.2.3 轴对称情况下的格林影响函数234

7.2.4 单元尺寸和数值积分239

7.2.5 无量纲弹簧系数和阻尼系数240

7.3 二维刚性基座(条形基础)240

7.4 三维刚性基座(圆形基础)245

7.4.1 动力刚度系数246

7.4.2 二维模型与三维模型的关系250

7.4.3 散射运动251

7.5 埋置基础的动力刚度系数253

7.5.1 边界元法的重要性253

7.5.2 阐明边界元法基本概念的例子254

7.5.3 利用边界元法计算土域的动力刚度系数260

7.5.4 格林影响函数264

7.5.5 桩基268

7.6 埋置矩形基础270

7.6.1 研究范围270

7.6.2 格林影响函数271

7.6.4 体系e及f的动力刚度系数的性质272

7.6.3 一组完整的结果272

7.6.5 体系g的参数分析275

7.6.6 自由场体系f的参数分析277

7.7 毗邻基础的动力刚度系数279

第八章 运动方程的其它形式283

8.1 结构-土总体系的直接分析法283

8.1.1 时域中的运动方程283

8.1.2 频域中的运动方程285

8.2 带柔性基础的子结构分析287

8.2.1 以总位移表示的基本运动方程287

8.2.2 相对于自由场运动的基础反应运动289

8.2.3 自由场输入运动的准静态传递291

8.2.4 基础反应运动的准静态传递294

8.2.5 固定基础结构的振型幅值变换295

8.3 带刚性基础的子结构分析298

8.3.1 以总位移表示的基本运动方程298

8.3.2 相对于散射运动的基础反应运动299

8.3.3 散射运动的准静态传递300

8.3.4 基础反应运动的准静态传递301

8.3.5 固定基础结构的振型幅值变换302

8.4 时域中的近似公式303

8.4.1 以总位移表示的基本运动方程303

8.4.2 基础反应运动的准静态传递304

8.4.3 总体系的振型幅值变换304

8.4.4 固定基础结构的振型幅值变换305

8.5.1 非线性的类型307

8.5.2 应用卷积导出时域中的运动方程307

8.5 线性土体(远场)条件下结构的非线性分析307

8.5.3 刚度矩阵的变换309

8.5.4 截面积按指数函数增大的杆件310

8.5.5 位于半空间上和土层上的圆盘313

第九章 工程应用315

9.1 相互作用影响的计算315

9.1.1 无量纲参数315

9.1.2 等效单自由度体系316

9.1.3 土层深度317

9.1.4 基础质量319

9.1.5 桥梁结构319

9.1.6 第二振型320

9.2 水平传播波的影响321

9.2.1 研究的结构323

9.2.2 斜入射SH波324

9.2.3 斜入射P波和SV波327

9.2.4 瑞利波331

9.3 实例334

9.3.1 反应堆建筑、反应堆辅助室和燃料处理室之间通过土的耦合334

9.3.2 桩-土-桩相互作用335

9.3.3 受水平传播波作用的双曲冷却塔342

9.3.4 在水平传播波作用下具有隔震支座的核岛344

9.4 结论要点349

9.4.1 合理考虑因素349

9.4.2 模拟问题350

9.4.3 记录的现场特性351

考参文献355