地基固结对结构-筏板-地基共同作用影响的三维数值分析

不考虑上部结构刚度影响的常规设计方法及共同作用分析的二维方法尚未真实地或全面地反映上部结构-筏板基础-地基的联合工作机理.为此,基于三维Biot固结理论,结合Mohr-Coulomb理想弹塑性模型考虑地基土的非线性特性来反映地基的固结效应,对上部结构-筏板基础-地基共同作用体系进行了三维有限元数值分析.计算与分析表明:当考虑三维空间效应时,地基的固结作用对上部结构-筏板-地基共同作用体系的承载机理与变形协调能力具有显著的影响,共同作用体系中各部分受力变形特性具有明显的时间效应,并且紧密地依赖于超孔隙水压力随时间的变化特征,同时上部结构刚度对共同作用时间效应的影响较为明显.     

SSI效应对人工塑性铰抗震性能影响的研究

将某一实际的６层框架结构简化为由变截面梁单元组成的平面杆系结构，并考虑结构材料的非线性特性，将地基土视为粘弹性介质，详细研究了地基土—上部结构相互作用（ＳＳＩ）效应对人工塑性铰（ＡＰＨ）抗震性能的影响。将这样真实的ＳＳＩ体系做被动抗震控制分析尚属首次。本文的结论对上部结构抗震控制措施的设计具有一定的理论指导意义。     

水平地震下土-桩-结构相互作用简化分析方法

基于Penzien提出的集中质量法，将上部结构和桩基离散为剪切型质点串，以弹簧和阻尼器模拟周围土体，建立土—桩—结构动力相互作用的分析模型，给出相互作用参数的确定方法，并考虑土体的动力非线性和材料阻尼特性，通过等价线性迭代逼近土体的非线性动态响应。运用此模型对某180m混凝土烟囱按桩基础和刚性基础两种方案进行自振特性和地震时程反应对比分析，得到两种基础形式结构的位移、剪力、弯矩的分布形式基本一致，但考虑桩—土—上部结构相互作用的桩基础使结构体系的周期延长，变形增大，剪力和弯矩相应减小。桩—土—上部结构相互作用增加了结构的柔性，改善了结构的抗震性能。     

结构-地下室-桩-土相互作用的地震反应分析

本文分析了地震作用下结构-地下室-桩-土相互作用体系的地震反应.计算时先将体系分为四个区域,即：桩土体系、两侧土区及上部结构,各个区域分别采用用样条有限元法和半解析无限元法进行分析,再按力的平衡与位移协调条件将各个区域联系成一整体.结果表明,考虑上部结构-地下室-桩-土体的动力相互作用后,由于地基的柔性影响,上部结构加速度、层间位移等反应都有了不同程度的降低,这是对结构有利的.     

水平地震下土-桩-结构相互作用简化分析方法

基于 Penzien 提出的集中质量法,将上部结构和桩基离散为剪切型质点串,以弹簧和阻尼器模拟周围土体,建立土-桩-结构动力相互作用的分析模型,给出相互作用参数的确定方法,并考虑土体的动力非线性和材料阻尼特性,通过等价线性迭代逼近土体的非线性动态响应.运用此模型对某180m 混凝土烟囱按桩基础和刚性基础两种方案进行自振特性和地震时程反应对比分析,得到两种基础形式结构的位移、剪力、弯矩的分布形式基本一致,但考虑桩-土-上部结构相互作用的桩基础使结构体系的周期延长,变形增大,剪力和弯矩相应减小.桩-土-上部结构相互作用增加了结构的柔性,改善了结构的抗震性能.     

考虑土-结构相互作用的框架结构地震时程分析

为了研究一种有效和实用的土-结构相互作用分析方法,了解土-结构相互作用对上部结构地震反应的影响,采用SAP2000建立上部结构和相互作用体系模型,分别对两种体系进行地震时程分析.通过自由场分析,发现不同场地和不同地震波的加速度放大系数并不相同;得到考虑和不考虑相互作用的框架结构各层加速度时程曲线、各层位移曲线和各层层间剪力.考虑相互作用后,上部结构地震反应会有所不同,因此,考虑土-结构相互作用的地震反应分析方法是必要的.     

结构-地下室-桩-土相互作用的地震反应分析

本文分析了地震作用下结构-地下室-桩-土相互作用体系的地震反应。计算时先将体系分为四个区域,即:桩土体系、两侧土区及上部结构,各个区域分别采用用样条有限元法和半解析无限元法进行分析,再按力的平衡与位移协调条件将各个区域联系成一整体。结果表明,考虑上部结构-地下室-桩-土体的动力相互作用后,由于地基的柔性影响,上部结构加速度、层间位移等反应都有了不同程度的降低,这是对结构有利的。     

刚性桩复合地基抗震性能分析

利用有限元软件ANSYS,针对5×5刚性桩复合地基群桩,分析其三维动力特性,计算分析中模型的褥垫层、桩间土、桩体以及基础均假定为线弹性并考虑上部结构的反馈作用.计算分析得到了结构的自振特性,并用分解反应谱法进行了刚性桩复合地基地震响应分析,得出在地震激励下,上部结构-基础-复合地基的结构位移和内力以及分布规律.     

地基与重力式桥墩相互作用的非线性地震反应

针对在强烈地震作用下软弱地基上的桥墩有可能会发生桥墩基础提离现象的问题,分析了非线性地基土与非线性重力式桥墩相互作用体系下的地震反应,上部结构恢复力模式取为理想弹塑性模型,下部地基土采用有试验支持的无拉力Winkler弹塑性固结模型。并对一重力式桥墩进行了计算分析,分析结果表明,对于浅基的重力式矮墩,地基的破坏往往先于桥墩的破坏,在进行桥梁抗震设计时,考虑土与桥墩的共同作是必要的。     

土-桩-框架结构动力相互作用非线性有限元模拟

目的 用有限元方法研究土-桩-框架结构动力相互作用动力反应效应.方法 以AN-SYS程序为工具和平台,选用符合实际工作机理的Davidenkov地基模型并定义其参数,利用ANSYS的重启动分析方法、采用APDL参数设计语言编制程序来实现对土体材料的非线性及动力本构模型的模拟;同时利用ANSYS中Combin14单元模拟黏弹性边界,以此建立人工边界来模拟辐射阻尼效应;并提出集成阻尼矩阵的方法,解决结构和地基土阻尼不同而导致的阻尼耦合的问题.结果 通过算例对土-桩-框架结构进行ANSYS分析,考虑土的非线性、接触边界非线性以及阻尼的耦合问题,研究了不同性质地基土的非线性以及不同上部结构对整个体系动力特性的影响.并与已有实验研究结果进行对比分析.结论 结果表明提出的有限元方法能很好的模拟整个相互作用体系的非线性效应,为工程实践与设计提供重要的理论依据.     

考虑桩土动力相互作用的钢-钢筋混凝土组合连续梁桥的抗震性能分析

考虑桩土动力相互作用,以某跨海大桥浅水区非通航孔桥为对象,采用反应谱法研究了钢-钢筋混凝土组合连续梁的自振特性以及不同水准的地震响应,并以其下部墩身和桩身的M-N关系曲线及桩基土的承载能力为控制目标研究了该桥的抗震性能.通过与不考虑桩土动力相互作用的模型比较表明,建立包含桩土动力相互作用模型能获取更为完整准确的桥梁自振特性及抗震性能.     

高层建筑土-结构相互作用地震反应分析方法及应用

将土与结构作为一个整体,采用平面土-结构相互作用模型,提出了高层建筑土-结构相互作用地震反应分析方法.上部结构采用平面框架-剪力墙(筒体)协同工作模型;地基以高度为H、宽度为B、厚度为t的土体来模拟;土体在静力分析时采用Duncan-Chang模型,动力分析时采用等效线性化模型;基础根据其形式及刚度,分别以梁单元、刚块单元或受弯板单元来模拟.从2个场地覆盖土层较厚的高层建筑为算例,阐明了土-结构相互作用对高层建筑地震反应的影响及该方法的适用性.     

土-结构相互作用1∶4钢框架-筏板基础模型激振试验研究

为了了解土与结构的相互作用,在土槽中进行1：4钢框架的激振试验,试验通过改变上部结构刚度,分别输人高斯白噪声测自振周期,EL波和Taft波研究其动力反应及土体对上部结构的减震效果,与有限元软件SAP2000模拟刚性地基上的钢框架做动力反应分析对比,发现自振周期有一定差异,上部结构刚度越大附加周期越大,附加周期最大值达到0．22s。土体对钢框架有一定的减震效果,这种减震效果主要跟上部结构刚度变化有关,由于土一结构相互作用,钢框架在土槽中激振时顶层加速度峰值比在刚性地基上激振时减小,折减系数达0．661,而顶层位移峰值则增大。     

利用双参数地基模型修正反应位移法弹簧

为得到一种模型简单、计算精度高,且能更好反映土-结构相互作用的地下结构抗震设计方法,根据双参数地基模型的原理,用比传统单参数模型更加接近土体性质的双参数模型简化土体,并根据受力和变形特性对双参数计算模型进行简化,最终得到能考虑土体间相互作用的修正反应位移法.修正方法计算模型与传统反应位移法相比,仅仅是法向弹簧的基床系数进行了一定的修正,仍然是一种模型简单的计算方法.建立数值模型进行分析,以动力时程计算结果为基准,并与传统反应位移法作对比验证修正方法的正确性.结果表明,相比传统采用离散弹簧模拟土体的反应位移法,修正方法的内力及变形误差能减小一半左右,由此得到修正方法是一种模型简单且计算精度较高的设计方法,能够应用到地下结构抗震设计中.     

非一致激励下综合管廊振动台试验的数值模拟

本文基于ABAQUS软件开展非一致激励下地下综合管廊振动台试验的有限元建模及分析研究。建模中采用Drucker-Prager模型来考虑土体非线性,土-结构动力相互作用通过建立主从接触面来实现,通过考虑层状剪切砂箱对土体的作用来模拟试验模型箱,同时考虑初始应力场的平衡。响应时程及放大系数等参量的对比,表明数值模拟结果和试验结果吻合较好,文中所提有限元建模方法合理,为后续参数分析奠定了基础。     

考虑土-结构相互作用效应的结构地震响应时域子结构分析法

为了在地基阻抗力的计算中能考虑基础动力阻抗函数频率相关性和避免反复进行傅里叶变换,采用地基阻抗力的时域差分计算方法,进行了基于通用有限元软件的结构时程分析程序二次开发,增加了考虑土-结构相互作用效应的结构动力响应时程分析计算模块．对圆盘基础上的多层结构在三维地震激励下的响应进行了数值计算和分析．数值模型结果表明,该方法物理意义明确,能反映土-结构相互作用耦合体系的基础动力阻抗对激振频率的依赖性．     

天津软土地区地铁车站结构的三维地震响应

采用黏弹性边界,建立土-结构相互作用的三维动力模型,对软土地区的天津地铁5号线月牙河路站进行三维数值模拟,重点分析了在天津波输入下,地铁车站中柱关键部位的应力、加速度和下层中柱的水平相对位移时程响应．研究结果表明：地铁车站中柱与顶板、底板和中板的连接处为应力集中的薄弱部位,下层中柱的水平相对位移和水平方向加速度反应主要由水平地震作用控制．     

基于变形修正的反应位移法改进研究

对目前地下结构抗震分析中的土-结相互作用系数法和反应位移法进行了分析,结合二者的优点,提出了一种基于变形修正的改进反应位移法。改进反应位移法是在传统反应位移法的基础上,通过土-结相互作用系数法中的结构变形,对反应位移法中的结构变形进行修正,从而对结构内力进行调整,减小了传统反应位移法的误差。为验证改进方法的有效性,通过改变结构的截面尺寸、土体刚度和结构埋深,分别用传统反应位移法、改进反应位移法和动力时程分析方法进行对比计算。结果表明:改进反应位移法的计算结果要好于传统反应位移法;改进反应位移法只是整体地放大或缩小传统反应位移法的计算结果,并不能改变结构内力的分布形式;传统反应位移法仍存在较大的误差。     

软土-桩-结构动力相互作用振动台模型试验研究

目的 分析探讨软土-桩-结构动力相互作用的机理．方法 通过软土-桩-结构相互作用体系和刚性地基上建筑结构两个振动台模型试验，研究了相互作用对结构的动力特性和地震反应的影响．结果 通过振动台试验得到了软土-桩-结构相互作用体系和刚性地基上结构体系的自振周期、阻尼比、加速度反应和位移反应曲线等．结论 结果表明，软土-桩-结构动力相互作用对结构的动力特性和地震反应有较大的影响：建筑结构自振频率减小，阻尼增大：在地震作用下，考虑相互作用的结构加速度、位移较基础固定的结构大．