非饱和黄土场地桩-土动力相互作用试验研究

为了研究非饱和黄土场地桩-土动力相互作用，利用土工离心机振动台进行桩-土动力模型试验.获得桩身弯矩、桩侧土抗力、桩-土相对位移及动力p-y曲线，分析加速度幅值、桩基埋深对动力p-y曲线的影响.基于非线性文克尔地基梁模型，建立考虑远场阻尼效应、桩-土间隙效应的非线性动力p-y单元，通过有限元分析结果和该试验记录对动力p-y单元的有效性进行验证.结果表明，随着加速度幅值的增加，桩-土体系的耗能增强，土体刚度逐渐退化；桩侧土抗力与桩-土相对位移之间存在滞后性；采用建立的动力p-y单元，能够相对真实地模拟非饱和黄土场地的桩-土动力响应.     

单桩水平动力阻抗计算模型研究

运用土动力学和结构动力学原理,同时考虑地基土的成层非均质性、桩土界面的相对脱离效应和桩侧土的弱化效应,采用数理方程方法分别求解桩与土的振动方程,建立了水平荷载作用下单桩动力阻抗函数的计算方法,同时提出了一种改进的非线性动力W inkler计算模型,确定了模型中各物理元件的参数,通过对比分析验证了计算模型的合理性,从而为桩-土-上部结构耦合系统的非线性分析奠定了基础.     

考虑桩-土动力相互作用的钢管混凝土拱桥地震反应分析

以上覆土层为60m的主跨为85m，采用桩承墩基的钢管混凝土拱桥为分析对象，建立三维有限元模型．地基土采用服从Drucker-prager屈服准则的弹塑性模型，并且采用接触对方法模拟土与桩侧面的相互作用，分析了考虑土与结构动力相互作用效应的拱桥地震反应，并与不考虑相互作用的拱桥地震反应作了对比，发现动力相互作用对横桥向反应影响很大．     

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.     

水体-结构-地基耦联的拉西瓦拱坝地震响应分析

以拉西瓦拱坝为研究对象,考虑流固耦合效应以及土体-结构相互作用,依据弹性波理论,利用有限元软件ANSYS建立了拉西瓦拱坝结构附加质量模型和流固耦合模型,分别进行拱坝结构模态分析,研究不同流固耦合模式对拱坝动力特性的影响。分别对无质量地基模型与黏弹性边界模型进行地震波输入,进行线弹性地震响应分析,探讨水体-结构-地基耦联系统相互作用的影响规律。结果表明:拉西瓦拱坝结构工作基频为1. 44 Hz,对应振型为反对称形式;同时考虑库水可压缩性和无限地基辐射阻尼两个因素,拱坝地震响应会降低更多;黏弹性边界模型能够考虑辐射阻尼效应,与无质量地基模型相比,应力幅值降低47. 1%。     

土—结构相互作用体系的非线性随机地震反应

对土—结构相互作用体系的非线性进行随机分析,将地震地面运动模拟为零均值平稳高斯过程,建立了土—结构相互作用体系的运动方程.考虑多层剪切型钢筋混凝土框架结构非线性和地基土的非线性以及基础埋深对相互作用的体系反应的影响,把地基土的作用转化为作用在基础边界上的弹簧-阻尼器.算例表明:地基土的非线性特性所造成的层间错动比上部结构非线性特性所造成的层间错动大,也就是说,考虑地基土非线性特性比仅考虑上部结构非线性特性结构体系的破坏更严重.     

土-输电塔相互作用体系下的多维地震分析

通过数值模拟对土-输电塔在多维地震作用下的响应进行了研究。运用有限元软件ANSYS,建立土-输电塔相互作用体系有限元模型,根据相关理论设置粘弹性人工边界。结合土体性质,推导地震波反演公式,对Northbridge地表地震波进行反演,得到基底地震波。将地表地震波施加于刚性地基假定条件有限元模型,基底地震波施加于土-输电塔相互作用体系有限元模型,进行有限元数值计算并对比两者结果。结果显示,在刚性地基假定条件下,地震动摇摆分量对结构的位移和加速度地震响应影响已经非常明显。考虑土-输电塔相互作用后,相较于刚性地基假定,地震动摇摆分量对结构的影响会显著增大,从而可以得出,考虑土-输电塔相互作用,才能真实反映地震摇摆分量对结构地震响应的影响。     

考虑结构桩土相互作用自升式工作平台研究

本文采用ANSYS有限元软件,以风暴状态下的自升式平台为研究对象,建立了简化的三维有限元结构模型.考虑到复杂的海床环境,建立了三种不同约束条件下的平台模型,一种为传统的铰接模型,另一种考虑了插桩情况下桩土相互作用的影响,第三种模型基于API规范,考虑了桩靴结构与土相互作用对平台的影响.分别对三种模型进行有限元计算并对比分析,计算结果表明对自升式平台进行非线性分析和考虑桩土相互作用影响是必要的.     

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．     

地震时桩土动力相互作用的Penzien模型研究

为了检测在未来地震作用下,高层建筑结构的桩土支承体系能否经受得住考验,建立一种合理的桩土动力相互作用的分析模型.在对桩土支承体系运动方程研究的基础上,对Penzien模型的特征和该模型中刚度、质量、阻尼等参数进行了细致的分析与探讨,给出了确定这些参数的具体计算方法与公式.从而可为地震作用下桩土的动力相互作用研究,提供较为合理的分析模型.算例结果表明,Penzien模型能够考虑群桩的抗弯、抗扭效应,并能用于竖向和水平向的震动分析,详细揭示水平地震作用下桩、桩间与桩底土体、承台以及桩土体系的动力效应特征.