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