[发明专利]一种块体地震动力响应的分析方法

权利要求书

1.一种块体地震动力响应的分析方法，其步骤是：

A、输入地震加速度时程数据与分析参数，计算按时间间隔分步进行；

B、选定块体任意坐标点为块体动参考点，计算动参考点到块体各结构面的初始距离；

C、针对第i个计算时间步，获得时刻地震加速度分量；

D、计算该时刻动参考点到块体各结构面的距离，对比初始距离获得时间步内块体的预设接触状态；

E、块体预设接触状态为塌落，试算块体运动参数，进入步骤(H)；

F、块体预设接触状态为接触，进行块体运动方式判识与受力分析，

通过回路分析与单纯形积分法计算滑动面接触面积并求解摩擦力，获得块体的运动方式与净滑动力；

G：计算块体加速度，试算块体运动参数；

H：更新动参考点空间坐标，计算其到块体各结构面的距离，判断各结构面嵌入情况，若没有结构面发生嵌入，进入步骤(K)；

I：取嵌入量最大的结构面，将块体速度与加速度投影至该结构面法向，计算发生嵌入的临界时间；

J：以嵌入的临界时间作为计算时间步的时间间隔，重新试算块体运动参数，回到步骤(H)；

K：进入第i+1个时间步分析，没有超过总分析步数N，回到步骤(C)；否则进入步骤(L)；

L：结束分析，输出每个计算时间步内块体的真实时间间隔、运动方式、运动参数及安全系数。

2.根据权利要求1所述的一种块体地震动力响应的分析方法，其特征在于：所述的步骤(E)块体预设接触状态为塌落，加速度a_i＝{0,0,-g}，g为重力加速度，应用Newmark法试算块体运动参数，进入步骤(H)，Newmark法计算方法如下：

v_i＝v_i-1+Δt[(1-γ)a_i-1+γa_i] (1)

其中，Δt是计算时间间隔；a、v、d分别为块体加速度、速度与位移，下标i-1、i表示计算时间步；γ、β为Newmark参数，根据其取值得到具体的积分方法，γ＝1，β＝1/2为常加速度法；γ＝1/2，β＝0为中心差分法；γ＝1/2，β＝1/6为线性加速度法；γ＝1/2，β＝1/4为平均加速度法。

3.根据权利要求1所述的一种块体地震动力响应的分析方法，其特征在于：所述的步骤(G)块体净滑动力采用下式计算其加速度，a_i＝F_i/m，m与F_i分别为块体质量与第i个时间步内净滑动力，根据加速度计算结果采用Newmark法即式(1)、(2)试算块体运动参数。

4.根据权利要求1所述的一种块体地震动力响应的分析方法，其特征在于：所述的块体由第一结构面、第二结构面、第三结构面与第一临空面、第二临空面组成，一结构面、第二结构面、第三结构面的空间方程表达式为：

其中，a、b、c、d为平面空间坐标参数，下标1、2、3是各结构面编号，选取块体上一点A为动参考点，其坐标为(x₀,y₀,z₀)，求解点A到各结构面的距离：

式中，d_s01、d_s02、d_s03分别为动参考点A到块体各结构面的初始距离。

5.根据权利要求1所述的一种块体地震动力响应的分析方法，其特征在于：所述的地震动记录输入后，通过第i步计算之后利用Newmark法得到块体运动参数，更新动参考点的坐标，即点A’(x_i,y_i,z_i)，求解A’点到各结构面的距离：

式中，d_si1、d_si2、d_si3分别为第i个时间步运算后点A’到块体各结构面的距离。