發展沉埋基礎之土壤-結構互制分析程式(III)

Abstract

本計劃將分三年發展一層狀土壤中之沉埋基礎的土壤-結構互制分析程式。其中第一年將探討在 層狀土壤內彈性波之行為, 第二年將利用彈性波數的特性建立沉埋基礎之阻抗矩陣(Impedance Matrix) ； 第三年將推導結合結構與阻抗矩陣之運動方程式並寫成一土壤-結構互制行為之分析程 式。 第一年本計畫將提出一套完整的新方法解析推導彈性波在層狀土壤之間的傳送互制行為。分析 整體的層狀土壤可分成?域與外域兩部分, ?域的解析解為特解加上齊性解, 而外域部份僅存在齊 性解。在預期求得齊性解之前, 本研究將會面臨到從超越函數中來求得複數彈性波數的問題, 因此必 須用數值方法發展出一套程式求得彈性波數在層狀土壤之間的傳送行為。層狀土壤的阻抗矩陣可藉 由彈性波數的求得來建立, 完成後開始做土壤與結構物互制系統之分析。 第二年本計畫將提出邊界解法解析推導求出三維圓柱座標系統的土壤阻抗矩陣。分析土壤系統的 位移場與應力場可以藉由彈性波數的表面模態和模態參與係數來表示之，在預期求得阻抗勁度矩陣之 前, 本研究會面臨求解模態參與係數的問題, 因此透過邊界模態法發展出一套程式求得阻抗矩陣。 第三年本計畫以次結構法，推導出簡單的土壤-結構互制效應的分析模式。首先以前兩年解析推 導求出土壤-基礎的阻抗矩陣，繼而以模態分析法推導出上部次結構物的運動方程式後，與下部結構 物於力平衡、位移一致下結合，得到土壤-結構互制效應的控制方程式並進行分析。