反应位移法的实施步骤

第32卷第8期岩石力学与工程学报Vol.32No.82013年8月Chinese Journal of Rock Mechanics and EngineeringAug .，2013收稿日期：2012–12–24；修回日期：2013–03–07基金项目：国家重点基础研究发展计划(973)项目(2011CB013602)；国家自然科学基金重大项目(90715035)；北京市自然科学基金重点项目(8111001)作者简介：刘晶波(1956–)，男，博士，1982年毕业于大连理工大学工程力学专业，现任教授、博士生导师，主要从事土–结构相互作用、地下结构抗震方面的教学与研究工作。

E-mail ：liujb@地下结构抗震分析的整体式反应位移法刘晶波，王文晖，赵冬冬，张小波(清华大学土木工程系，北京100084)摘要：对目前地下结构抗震分析中的传统反应位移法进行分析，针对该方法的主要误差来源，结合反应位移法明确的物理概念及严密的理论基础，提出一种适用于地下结构抗震分析的计算方法——整体式反应位移法。

整体式反应位移法在反应位移法的基础上，通过直接建立土–结构分析模型来反映土–结构间相互作用，避免引入地基弹簧带来的计算量和计算误差。

为验证改进方法的有效性，一方面从物理概念出发，论证改进方法与反应位移法的一致性；另一方面通过数值计算，将整体式反应位移法与动力时程分析方法进行对比分析。

结果表明，整体式反应位移法相比于反应位移法计算量小，计算结果更接近动力时程方法，是一种实用性强的拟静力方法。

关键词：地震工程；地下结构；抗震分析；整体式反应位移法中图分类号：P315.9文献标识码：A文章编号：1000–6915(2013)08–1618–07INTEGRAL RESPONSE DEFORMATION METHOD FOR SEISMICANALYSIS OF UNDERGROUND STRUCTURELIU Jingbo ，WANG Wenhui ，ZHAO Dongdong ，ZHANG Xiaobo(Department of Civil Engineering ，Tsinghua University ，Beijing 100084，China )Abstract ：The response deformation method for seismic analysis of underground structures is introduced.Based on the physical concept and basic principle of the response deformation method ，an integral response deformation method is proposed to reduce the error source of the original method.The integral response deformation method takes the soil-structure model to realize the interaction between soil and structure.In order to verify the efficiency of the improved method ，on the one hand ，the improved method is proved to be consistent with the response deformation method in the physical concept ；on the other hand ，the improved method is compared with the dynamic analysis method by numerical calculation.It can be found from the numerical results that ，compared to the response deformation method ，the integral response deformation method requires less computational complexity and achieves more accurate result.The integral response deformation method is proved to be a highly practical pseudo-static method.Key words ：earthquake engineering ；underground structure ；seismic analysis ；integral response deformation method1引言地下结构抗震分析方法包括动力时程分析方法和拟静力分析方法[1-2]。

3.2 反应位移法在此，围绕反应位移法的想法和负载的施加方法，举一个矩形断面的例子。

（1）想法和负载的施加方法假定构造物—地表整个体系由于地震发生了如图3-1的变形。

此时，在构造物和地表的接触面上，假如地表这边的相互作用力是{F1}，在构造物这边就要产生{-F1}的逆向的相互作用力来保持构造物～地表整个体系的平衡状态。

另外，假定接触面中地表和构造物间没有滑移和剥离，双方都发生了同样的位移{u1 }。

这个构造物—地表全体系如图3—2所示，分成了仅有构造物的体系（构造物振动系）和去掉构造物的地表振动系（这样的地表在后文中将称作“空洞地表”）的两个部分系。

但是，构造物振动系的外周面中，由于与构造物～地表整个体系的构造物外周面一样的位移{u1 }，使其发生了相互作用力{-F1}。

还有，地表振动系的空洞部分也一样，位移是{u1 }，发生了相互作用力{F1}。

即，地表振动系的空洞部分中再次编排构造物振动系的时候，变成了与构造物～地表整个体系完全一样的状态。

接下来，把地表振动系再分成如图3-3所示的两个体系。

即，将接触面中的位移{u1 }分离为基于来自于基岩层的地震动{üB }的位移{u n }（地表入射系）和基于相互作用力{F1}的位移{u12 }（地表加振系）。

根据上文，构造物～地表整个体系分为了一下的三部分系。

因为反应位移法是地震时将地表上产生的位移强制地施加在构造物上的方法，所以这3个部分系中可以将构造物振动系看成反应位移法的基本模型。

那么，来试着从地表入射系和地表加振系来求一下构造物振动系中的焦点的未知量的接触面位移{u1 }和相互作用力{F1}吧。

将构造物振动系用离散型的模型表现，就是运动方程式（3.1）。

在此，{u1 }：结构和地表的接触面的位移矢量（向量？我也不知道，是vector）{u s }：结构和地表的接触面以外的结构的位移矢量[K ss]，[K sI]，[K Is]，[K II]：部分刚性矩阵I：结构和地表接触面的节点的总称S：结构和地表的接触面以外的结构节点的总称但是，在此简单的说明下，省略了由于结构自身的惯性和结构自身以及与结构和地表的相互作用的衰减。

sap2000反应位移法
SAP2000是一款结构分析软件，其反应位移法是一种结构分析方法，用于计算结构在地震等动力作用下的响应。

该方法基于结构的位移反应来进行分析，通过建立结构的动力方程，并采用适当的数值方法求解，可以得到结构在地震作用下的位移、速度、加速度等响应。

SAP2000的反应位移法具有以下特点：
1.考虑了结构的非线性行为，能够模拟结构在地震作用下的弹塑性响应。

2.可以考虑结构的阻尼和刚度随位移变化的特性，提高了分析的精度。

3.可以方便地处理复杂的结构形式和边界条件，能够模拟大型复杂结构的动力响应。

4.提供了丰富的数据后处理功能，方便用户对结果进行分析和评估。

在SAP2000中进行反应位移分析的步骤包括：建立结构模型、定义材料属性、设定边界条件和载荷、进行求解以及结果后处理等。

用户可以根据具体的需求选择不同的分析选项和参数设置，以获得更加精确和可靠的分析结果。

总之，SAP2000的反应位移法是一种功能强大的结构分析工具，广泛应用于地震工程、桥梁工程、建筑结构等领域。

Abaqus 地下结构抗震反应位移法一、引言地下结构的抗震设计一直是工程领域的热门话题，地下结构在地震作用下可能受到严重破坏，因此需要对其进行抗震设计和分析。

而其中的反应位移法在地下结构的抗震分析中得到了广泛的应用，Abaqus 软件作为一款强大的有限元分析工具，在地下结构抗震反应位移法中也具有很高的应用价值。

本文将对Abaqus软件在地下结构抗震反应位移法中的应用进行系统的介绍。

二、地下结构抗震分析的重要性1. 地下结构在工程领域中的重要性地下结构作为现代城市建设的重要组成部分，在城市的供水、供热、排水、交通、防护等方面都发挥着重要作用。

而地下结构在地震作用下的破坏可能会给城市的安全和稳定带来严重影响，因此对地下结构进行抗震分析和设计具有重要意义。

2. 抗震分析的必要性地震是一种常见的自然灾害，具有突发性和破坏性。

地震作用下地下结构可能受到严重的破坏，因此需要进行抗震分析和设计来保证地下结构在地震作用下的安全性。

三、Abaqus软件在地下结构抗震反应位移法中的应用1. 地下结构抗震分析的基本原理地下结构抗震分析主要是研究地下结构在地震作用下的受力和变形情况，通过分析地下结构的地震响应，评估地下结构的抗震性能。

在地下结构抗震分析中，反应位移法是一种常用的分析方法，它是通过建立地下结构的受力平衡方程和动力平衡方程，利用结构的刚度矩阵和地震激励谱，计算地下结构在地震作用下的位移响应。

2. Abaqus软件在地下结构抗震分析中的优势Abaqus软件作为一款强大的有限元分析工具，具有很高的分析精度和计算效率，在地下结构抗震分析中具有很强的应用价值。

Abaqus 软件可以实现地下结构的三维动力分析，在考虑地震激励的情况下，计算地下结构在地震作用下的动力响应。

3. Abaqus软件在地下结构抗震反应位移法中的具体应用Abaqus软件在地下结构抗震反应位移法中具体包括以下几个方面的应用：（1）建立地下结构的有限元模型。

反应位移法在水下隧道抗震分析中的应用摘要：反应位移法作为地下构筑物抗震计算的简化处理方法，近年来，越来越多地应用于水下隧道的抗震分析。

本文根据地下结构抗震设计标准推荐的计算方法，从基本原理出发，通过MIDAS SoilWorks及GTS NX有限元分析软件，对某水下隧道进行基于反应位移法得地震响应分析计算，计算得到在地震工况下隧道典型横断面的内力结果，并进行了相应承载能力验算，为国内相关的工程的设计提供参考。

关键词：盾构隧道；地震；反映位移法；结构安全1 引言近年来，随着我国经济建设的迅猛发展，水下隧道广泛应用于构筑城市交通网，比如地铁和水下公路隧道，由于地下工程的特殊性，隧道在发生地震时可能导致大量的生命财产损失，抗震问题已经成为地下工程的重要问题[1]。

在地下工程的抗震分析中，诸如美国、日本等国走在世界前列，我国起步较晚，研究滞后，最近实施的《地下结构抗震设计标准》（GB/T 51336-2018）[1]为首次系统介绍地下结构抗震设计的规范，本规范于2019年4月1日正式实施。

抗震设计主要分为地震系数法[2]、反应位移法[3]、反应加速度法[4]和时程分析法[5]等，由于反应位移法计算简单，原理明确，能较好的考虑地震工况下结构与周围岩土体的结构响应，因此在工程中应用最为广泛。

刘晶波等[6]结合当前国内抗震分析现状，提出了结构抗震计算中急需解决的五大问题；周川等[7]通过对ABAQUS二次开发，将计算结果与著名的一维地震分析软件SHAKE91进行了类比分析，验证了结果的有效性。

本文以国内某水下隧道为例，参考最近实施的《地下结构抗震设计标准》（GB/T 51336-2018）[8]，详细介绍了反应位移法的基本原理，计算步骤，根据计算结果对结构的承载力进行了验算，可为类似工程的抗震计算提供参考。

2 反应位移法基本计算原理反应位移法就是根据地下结构在地震中的响应特征提出的，实际计算中，将地下结构模型化为支撑在地层弹簧上的梁单元，用地基弹簧来模拟周围岩土层与结构的相互作用，考虑结构刚度与地层刚度不同来模拟表示二者的相互影响、相互作用；地震工况下，作用在结构上的地震力则是通过这一弹簧单元施加的。

反应位移法分析地下结构抗震问题的基本流程下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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反应位移法在GTS中的实施步骤1. 简介反应位移法（Equivalent Static Method）是结构分析中一种常用的简化方法，用于估计结构在地震作用下的位移响应。

该方法通过将地震作用转化为与结构静力行为等效的力，简化了结构分析的复杂性。

在GTS（Generalized Target Spectrum）软件中，也可以使用反应位移法来进行结构的地震响应分析。

2. 步骤以下是在GTS中使用反应位移法进行结构地震响应分析的实施步骤：第一步：定义结构信息在GTS中，首先需要定义结构的基本信息，包括结构的几何形状、材料性质、截面信息等。

这些信息的准确定义对于后续地震响应分析的准确性至关重要。

2.1 定义结构几何形状首先，需要定义结构的几何形状，包括结构的总层数、每层的高度、每层的平面尺寸等。

2.2 定义结构材料性质接下来，需要定义结构的材料性质，包括结构中使用的材料类型、弹性模量、泊松比等。

2.3 定义结构截面信息最后，需要定义结构的截面信息，包括每层上的截面形状、尺寸、钢筋配筋等。

第二步：定义地震输入在GTS中，可以通过定义地震输入来模拟结构受地震激励的情况。

地震输入可以通过输入地震波时程、输入地震波参数等方式进行。

2.4 定义地震波时程地震波时程是地震输入的一种常用方式，可以通过输入具体的地震波时程数据来模拟实际地震激励的情况。

2.5 定义地震波参数除了地震波时程外，还可以通过定义地震波参数来模拟地震输入。

地震波参数包括地震波的峰值加速度、周期等。

第三步：执行反应位移法分析在GTS中，执行反应位移法分析可以得到结构在地震作用下的位移响应。

在执行分析前，需要进行模型检查和设置。

2.6 模型检查在执行分析前，需要对模型进行检查，确保输入的结构信息和地震输入的准确性。

模型检查可以包括几何非线性检查、材料非线性检查等。

2.7 设置反应位移法参数在执行反应位移法分析前，还需要设置反应位移法的参数，包括结构的弹性自振周期、阻尼比等。

1新建项目：模型类型选2D
2、建模采用CAD建模或者MIDAS建模，可以把模型定位在坐标系原点，方便在MIDAS中定位；在MIDAS开始菜单中点击导入DWG线框，2D模型导入
3、定义材料属性
材料设置完成后，属性采用梁单元
4划分网格控制网格尺寸，使用1m 便于计算，划分网格，命名网格组，按网格尺寸1m划分
5建立约束单元采用土弹簧模拟土体约束，分别建立X轴和Y轴方向的弹簧，分别对应水平地基反力和竖向地基反力，设定弹簧的方向，长度，受力状态，并进行分组，便于修改管理。

6施加荷载选择静力分析，采用梁单元荷载，可以施加土压力和水压力，自重需要手动添加，还可以根据计算需要添加荷载组合
7计算与结果输出
新建计算文件，把需要的计算条件拖入，点击运行，开始计算。