土体材料非线性对计算结果的影响

为了研究考虑土体材料非线性对相互作用体系动力反应的影响，图4-5～图4-7给出了土体按线性材料计算和考虑材料非线性后的加速度时程的比较结果。可看出土体考虑材料非线性以后，基础顶面A1点、框架结构顶部A7点、距容器中心0.9 m处土中S6点和距容器中心0.9 m处土表S8点的加速度反应明显变小，其他点的规律也大致如此。土体考虑材料非线性后A7、A1、S6和S8点的加速度峰值相对于土体按线性计算结果的误差在EL2工况下分别为-57.0%、-52.1%、-43.1%和-59.2%；在SH2工况下分别为-81.4%、-67.1%、-50.7%和-71.7%；在KB2工况下分别为-71.4%、-71.0%、-48.7%和-71.8%。

考虑土体的材料非线性导致土体以及结构的加速度反应明显减小，主要由于考虑土体的材料非线性后，土体动剪切模量减小，阻尼增大。在上海人工波激励下，非线性表现得更加明显，这是由于上海波的低频成分丰富，导致土体反应比El Centro波和Kobe波激励时的反应大，因而土体的非线性发展更加充分所致。图4-8为BS10试验模型在EL2工况下，土体动剪切模量Gd与初始动剪切模量G 0之比(Gd/G 0)在叠代过程中的变化情况，其中第一轮的动剪切模量比取为0.85，图中可见叠代4～5轮之后，结果趋向稳定。

由此可见，在进行结构-地基动力相互作用体系的计算分析时，应考虑土体的材料非线性特性，否则会带来较大的误差。

图4-5　土体按线性和非线性考虑时各点计算结果比较(BS10试验模型、EL2工况)

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图4-6　土体按线性和非线性考虑时各点计算结果比较(BS10试验模型、SH2工况)

图4-7　土体按线性和非线性考虑时各点计算结果比较(BS10试验模型、KB2工况)

图4-8　Gd/G 0在迭代过程中的变化过程
(BS10试验模型，EL2工况)