结构-地基动力相互作用考虑非线性影响的计算结果

为了研究考虑土体与结构接触界面上的状态非线性后对相互作用体系动力反应的影响，在下面进行了考虑与不考虑状态非线性时体系加速度反应时程的比较。

图4-9～图4-11是考虑土体非线性和接触时框架结构顶部A7点、箱基基础顶面A1点、距容器中心0.9 m处土表S8点以及距容器中心0.9 m处土中S6点的加速度计算结果比较。可以看出，考虑接触对结构顶部A7点的加速度反应影响较大，对基础顶面A1点的影响相对较小，主要是由于接触分析能较真实地模拟箱基和土体之间的状况，再现基础的转动，而此转动分量对于结构顶部A7点的影响尤为显著。对距容器中心0.9 m处的土表S8点及土中S6点在考虑接触之后，加速度反应基本没有发生变化，主要是由于S8点和S6点距基础足够远，基础与土体接触状态的变化对该处反应影响非常小。A1、A7、S6和S8点的加速度峰值变化量在EL2工况下分别为-3.9%、16.2%、-0.98%和-2.3%，在SH2工况下分别为-12.2%、22.4%、-0.76%和-2.6%，在KB2工况下分别为-5.6%、10.8%、-2.0%和-4.3%。

表4-1～表4-2给出了考虑与不考虑接触两种情况下上部结构各层层间相对位移最大值的比较。由表4-1和表4-2可见考虑接触后，各层间位移峰值比不考虑时有所减小，由内力与变形成正比的关系可知这时层间剪力亦相应减小。

表4-3给出了考虑与不考虑接触两种情况下上部结构的整体转角最大值的比较。由表4-3可见考虑接触后结构整体转角增大了。

图4-9　考虑土体非线性和接触时各点计算结果比较(BS10试验模型，EL2工况)

图4-10　考虑土体非线性和接触时各点计算结果比较(BS10试验模型，SH2工况)

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图4-11　考虑土体非线性和接触时各点计算结果比较(BS10试验模型，KB2工况)

表4-1　SH2工况下各层间位移峰值ucj(t) (mm)

表4-2　KB2工况下各层间位移峰值ucj(t) (mm)

表4-3　结构整体转角θ (rad)

综上所述，考虑结构基础与土的接触后，结构各层的层间相对位移峰值减小，且结构整体转角增加，但转角峰值即使增大，其量级仅为10-3 rad，故对体系的稳定性不会产生不利的影响。由于层间相对位移减小对于线性结构来说就减小了对结构的强度要求。可见采用嵌固基础与地基土的方式不是对所有的结构物都适用的。这与以往的研究结论是一致的[132]。