动力有限元法在建筑上部结构与地基基础中的应用

本文将动力有限元法应用到建筑上部结构与地基基础在地震作用下共同作用的解决方案中,且提出了上部结构与地基基础在地震作用下共同作用的研究方向.     

动力有限元法在建筑上部结构与地基基础中的应用

本文将动力有限元法应用到建筑上部结构与地基基础在地震作用下共同作用的解决方案中,且提出了上部结构与地基基础在地震作用下共同作用的研究方向。     

框架-核心筒结构与地基基础动力相互作用振动台试验研究

运用相似关系理论对某超高层框架-核心筒结构与地基基础进行了模拟地震振动台试验,以研究结构-地基基础动力相互作用对结构地震反应的影响以及柔性地基的减震效果。在试验基础上,对结构的振型和上部结构各层的最大位移进行了计算和分析,得到了结构的振动特性和动力响应。同时,还与相同加载条件的刚性地基结构模型的模拟地震振动台试验结果进行了对比。结果表明：柔性地基与上部结构相互作用改变了上部结构的振动特性和动力响应;结构的地震反应不仅与输入加速度峰值大小有关,还与输入的地震波的频谱特性有很大关系;柔性地基参与工作在地震作用强度较小时表现为对地震的放大作用,当地震作用强度达到一定大小时才会对上部结构有减震效果,而且地震作用越强,效果越好。研究结果可为超高层建筑结构设计及其与地基基础的动力相互作用的研究提供参考。     

高层建筑上部结构、基础与地基土共同作用的地震时程分析

上部结构、基础与地基土为一整体系统,在地震作用下考虑系统的共同作用是结构精确分析的基础.本文以ANSYS有限元软件为工具,进行了框架结构、基础及地基的动力时程分析.通过比较,考虑共同作用和非共同工作系统的动力响应,分析了结构动力特性、结构的侧移、底层柱的内力和基底反力分布图,得出了一些有价值的结论,对工程设计有一定的参考意义.     

高层建筑上部结构-桩-土共同作用特性的分析与研究

为了全面认识上部结构 -桩 -土共同作用结构的受力机理以及地震作用下的受力行为及抗震性能 ,寻求高层建筑设计的合理性 ,对在共同作用下上部结构动力特性进行了分析。采用时程分析进行了上部结构共同作用的地震反应计算 ,利用解析法、差分法对上部结构及基础进行了共同作用与非共同作用下计算内力的比较 ,提出了在实际设计中高层结构应注意的问题 ,为上部结构设计提供理论依据。     

风暴潮、浪作用下中小型跨海桥梁破坏形式与数值模拟研究

强台风形成的巨浪、风暴潮对跨海桥梁的安全造成了严重威胁,为探讨台风风暴潮、浪共同作用下中小型跨海桥梁上部结构和下部结构的破坏机理及台风风暴潮期间不同水位下的波浪对下部结构的作用规律,开展了台风风暴潮、浪共同作用下中小型跨海桥梁破坏形式调研,发现风暴潮、浪作用下中小型跨海桥梁上部结构的破坏形式主要有梁体离位、梁体脱落和梁体断裂,主要原因为梁体被迫发生无约束运动;下部结构破坏主要表现为结构偏移、倒塌以及盖梁连接失效破坏,主要原因为水动力作用较强及上部结构撞击。通过CFD三维数值模拟研究了桥梁下部结构波浪荷载,给出了考虑风暴潮水位下波浪冲击桥墩的经验公式。根据调研及数值模拟,提出了设计及施工建议。     

上部结构刚度改变对桩-土-杆系结构动力相互作用的影响

采用改进的Penzien模型 ,利用研制开发的桩 -土 -杆系结构动力相互作用分析程序DIPSFSA ,对带支撑和不带支撑的钢框架均按刚性基础和考虑桩土参与作用两种情况进行地震反应分析 ,研究上部结构刚度改变对桩 -土 -结构动力相互作用的影响。结果表明 ,在Ⅲ、Ⅳ类场地土条件下 ,无论上部结构是否加设支撑 ,桩土参与共同工作对上部结构地震反应均有不容忽视的影响 ,且上部结构相对于地基的刚度越大 ,桩 -土 -上部结构之间的共同工作效果越明显。从而说明 ,软土地基上结构刚度越大 ,结构不一定越安全。     

地基基础与上部结构的共同作用

研究了地基基础与上部结构的共同作用.对爆破地震波作用下框架结构进行了动力分析,建立了爆破地震波作用下框架体结构的时程分析方法.     

上部结构与地基基础共同作用问题的研究现状

虽然国内外土木工程学界对高层建筑上部结构与地基基础共同作用课题的研究已取得较丰硕的成果,但离工程实用仍有距离,还有许多问胚有待解决,必须对其进行更加深入的研究.在此叙述了上部结构与地基基础共同作用研究的发展状况,介绍了目前高层建筑上部结构与地基基础共同作用分析的主要成果、采用的研究方法以及共同作用分析中采用的地基模型,并探讨共同作用研究中存在的问题.     

列车振动荷载作用下公轨合建隧道及周围土体动力响应特性研究

为了研究列车振动荷载作用下公轨合建隧道及周围土体的动力响应特性,采用模型试验与数值模拟相结合的方法,基于时频分析研究隧道管片和内部结构的动力响应特性以及振动波在地层中的衰减特性。研究结果表明：列车荷载作用下全频域范围内,隧道管片结构动力响应随着频率的增大而增大,而内部结构上部车道动力响应表现为随频率的增大先增大(0～140 Hz)后减小(140～200 Hz)。就不同位置动力响应衰减幅度而言,上部车道最大,其响应平均衰减幅度为20.05dB,相应地时域上峰值加速度的衰减幅度为72.6%。此外,考虑列车振动荷载的移动效应会使隧道结构的动力响应增大,移动荷载作用下道床处峰值加速度增加了约105%,内部结构侧壁处增大了41.9%,侧壁与上部车道连接处增大了47.3%,上部车道中心处增大了22.3%。单次列车振动荷载作用过程中隧道结构的最大位移发生于拱底,其峰值为3.85 mm。     

砂卵石土地基-筏板-巨型框架结构动力相互作用研究

以砂卵石土动力特性三轴试验为基础,结合结构与地基动力相互作用理论,利用通用有限元软件ANSYS,模拟分析了砂卵石土地基-筏板-巨型框架结构体系在地震作用下地震反应的主要规律：由于动力相互作用的影响,砂卵石土地基中相互作用体系的频率小于不考虑结构-地基相互作用的频率;基础存在平动和转动,致使相互体系与刚性地基上结构体系的顶层位移最大值和加速度有明显不同,地基土传递地震作用具有放大或减振的作用,这与地基土的性质、激励大小等因素有关,砂卵石土地基一般具有减振的作用,致使上部结构接受的地震能量较少,各层反应均较小;同时,基础的刚度对上部结构的地震反应也有明显影响.     

分层土-箱基-框架结构在爆破地震作用下的计算分析

以野外大比例(1∶2)分层土–箱基–框架结构试验模型的爆破震动试验数据为基础,利用有限元软件ANSYS二次开发语言apdl二次开发,将多次透射公式(MTF)添加到软件中从而实现对无限域的模拟,进而利用整体动力有限元方法研究人工透射边界、箱基周围回填土属性、软弱夹层及地震波主频范围等参数对上部框架动力反应的影响。数值算例与试验结果对比表明:爆破震动作用下,考虑二阶透射边界的数值结果和试验结果吻合较好,能模拟结构的真实动力反应,而固定边界和固基假定的计算结果偏大;箱基埋置深度浅、下卧土层刚度较大时,箱基周围回填土属性对结构反应影响不大;场地土中的软弱夹层对上部结构起到隔振减震的作用;与高频爆破地震波相比,低频地震波所产生的结构加速度反应更大,对结构破坏作用更强;固基假定下的结构反应计算结果在一些特定情况下并不总偏安全。     

桩土-基础底板-上部结构协同的实用分析方法与应用

在考虑上部结构-基础底板-桩土协同作用分析方法的研究基础上,提出了一种较为实用的计算方法:采用Poulos解或Geddes解分析桩土刚度,用Reissner厚板理论计算底板内力与变形,用有限元法分析上部结构。该方法能考虑桩土变刚度、底板变厚度、抗拔桩、不均匀土层、网格自动剖分等因素,解决实际工程中遇到的各种复杂问题的计算。在上海环球金融中心工程中,用该方法得到了桩顶的反力、基础沉降、底板内力等计算结果,据此进行地基基础的设计及变形、内力实测的布置。     

浅谈强夯法在构造物地基处理中的应用

结合侯运高速公路第一合同段拱通道地基处理的施工实践 ,着重介绍了强夯法在粉质低液限粘土地基处理中的应用情况、作用机理及其特点 ,指出强夯法具有工艺简捷可行、节约三材、工程效果显著的特点。     

Dynamic characteristics and seismic response of frame–core tube structures,considering soil–structure interactions

In order to study the dynamic characteristics and seismic response of high‐rise buildings with a frame–core tube structure, while considering the effect of soil–structure interactions (SSIs), a series of shaking table tests were conducted on test models with two foundation types: fixed‐base (FB), in which the superstructure was directly affixed to the shaking table, and SSI, consisting of a superstructure, pile foundation, and soil. To increase the applicability of the model to the dynamic characteristics of real‐world tall buildings, the superstructure of test models was built at a scale of 1/50. This simulated a 41‐floor high‐rise building with a frame–core tube structure. The mode shape, natural frequency, damping ratio, acceleration and displacement response, story shear, and dynamic strain were determined in each of the test models under the excitation of simulated minor, moderate, and large earthquakes. The SSI effect on frame–core tubes was analyzed by comparing the results of the two test models. The results show that the dynamic characteristics and seismic response of the two systems were significantly different. Finally, these results were verified by performing a numerical analysis on the differences in the seismic responses of the FB and SSI numerical models under various simulated seismic conditions.     

上部结构、地基和基础共同作用理论在逆作法设计与施工中的应用

逆作法施工是一种地上和地下两向同时施工的技术。根据其施工特点。将上部结构与地基、基础的共同作用理论于逆作法的设计与施工中,上部结构采用子结构法实现刚度和荷载向基础边界的凝聚,最后与基础和地基的刚度矩阵叠加,求解上部结构和基础的内力和变形。经算例分析,该方法合理可行。     

Centrifuge model test on dynamic behavior of group-pile foundation With inclined piles and its numerical simulation

In this paper, dynamic behavior of a grouppile foundation with inclined piles in loose sand has been investigated with centrifuge model tests. The test results are also simulated with elastoplastic dynamic finite element method, in which, not only sectional force of piles, stress of ground, but also deformation of piles are calculated using a three-dimensional elastoplastic dynamic finite element analysis (Code name: DGPILE-3D). The numerical analyses are conducted with a full system in which a superstructure, a pile foundation and surrounding ground are considered together so that interaction between pile foundation and soils can be properly simulated because the nonlinearities of both the pile and the ground are described with suitable constitutive models. Different types of piles, vertical pile or inclined pile, are considered in order to verify the different characteristics of a group pile foundation with inclined piles. The validity of the calculation is verified by the model tests.     

基础设计中若干问题的讨论

本文讨论了建(构)筑物基础设计中常易被忽视或处置失当的若干问题,并提出了改进意见。在基础与上部结构的协同作用方面的问题有:(1)仅考虑了基础本身的作用效应,未考虑上部结构的协调:(2)仅考虑了上部结构的约束作用时基础的有利影响,忽视了共同作用时前者本身的不利影响:(3)仅考虑了共同作用对上部结构的不利影响,忽视了基础相应的不利影响,在基础强度计算方法方面的问题有:(1)基础平面尺寸的确定:(2)柱基冲切计算:(3)扩展柱基弯矩计算。