不同土性地基上高层隔震结构振动台试验对比研究

通过土-结构动力相互作用（SSI）体系的模型振动台对比试验,研究不同土性地基上高层隔震结构的地震反应特性和隔震效果。采用叠层剪切型土箱以减小边界效应影响,模型地基分别为刚性地基、均匀软土层地基、分层可液化地基,采用高宽比为4的五层钢框架作为上部隔震结构模型。试验发现,考虑SSI的隔震结构体系频率均小于不考虑SSI的体系频率,均匀软土层地基上隔震结构体系的阻尼比刚性地基增加,而分层可液化地基上体系的阻尼则降低;软弱地基上隔震层位移可明显大于刚性地基上的情况,而当地基发生液化时隔震层的位移则明显减小。研究结果表明,建造于软弱地基、存在液化可能地基上的高层隔震结构仍然能够发挥隔震效果。     

任意层地基中粘弹性楔形桩纵向振动响应研究

考虑楔形桩的横向惯性效应,研究了任意层地基中粘弹性楔形桩的纵向振动问题。首先,根据楔形桩的变截面特性并考虑桩侧土的成层性,将桩土系统沿纵向划分为有限个单元。然后,采用平面应变模型模拟桩侧土,采用Rayleigh-Love杆模拟楔形桩,运用Laplace变换技术和阻抗函数传递方法,求解得到了任意层地基中桩顶速度频域响应的解析解及桩顶速度时域响应的半解析解。最后,采用参数分析方法,对楔形桩单元划分精度进行了讨论,并讨论了楔形桩设计参数及材料参数和桩侧土成层性对楔形桩纵向振动响应的影响。     

考虑非达西渗流的成层地基一维固结半解析解

在土中渗流遵从Hansbo非达西渗流的前提下,考虑实际工程中的变荷载,利用解析与数值相结合的半解析方法,对成层地基一维固结问题进行数值求解。将基于Hansbo非达西渗流的双层地基一维固结半解析解与相应的差分数值解进行对比,验证了半解析方法计算基于Hansbo非达西渗流下成层地基一维固结问题的可靠性。最后,对某三层地基考虑Hansbo非达西渗流的一维固结实例进行计算分析,结果表明:基于Hansbo非达西渗流下成层地基的沉降发展速率与超孔隙水压力的消散速率是不一致的。     

多层框架结构考虑土—结构相互作用的地震反应分析

本文提出了一个剪切振动连续体模型,将地基土、基础、上部结构视为一种性质分段均匀仅考虑剪切振动的连续体,将地基土的动力特性、阻抗直接引入动力方程中,利用质量、刚度、及阻尼对振型函数的正交性对动力方程解藕,以简化计算。算例结果显示此模型适用于以切振动为主的多层框架结构考虑土－结构相互作用的地震反应分析。     

上部结构—地下隧道—土相互作用分析

本文用样条有限元和半解析无限元分析结构－土相互作用，并分析了上部结构－地下隧道－土相互作用地震反应，该方法具有降低维数，减少自由度，避免人为处理地基边界条件等特点，并可考虑复杂成层地基的情况。     

结构—地基—结构相互作用地震反应分析

针对成层地基，用样条有限元与半解析无限元耦合法分析水平方向无限伸展的地基土，对结构－地基－结构进行了地震反应分析，并在分析中考虑了地震波存在的衰减和相位差，得到了不同结构－地基－结构相互作用之间的一些规律     

非饱和土地基中P1波通过复合多层波阻板的传播特性研究

基于弹性波在非饱和多孔介质与单相弹性介质中的传播理论,考虑在非饱和土地基中设置一定厚度的复合多层波阻板(复合多层波阻板以3层为例),利用Helmholtz矢量分解定理,推导了非饱和土地基中P₁波通过复合多层波阻板的透射、反射振幅比的解析解。通过数值算例分析了层间波阻板剪切模量和密度等物理、力学参数对非饱和土地基中P₁波通过复合多层波阻板时传播特性的影响规律。结果表明：复合多层波阻板中层间波阻板材料的剪切模量对透、反射系数影响显著,层间波阻板材料的密度对透、反射系数影响较小。故严格控制层间波阻板的剪切模量可以获得很好的隔振效果,这为复合多层波阻板在地基振动控制领域中的应用提供理论指导。     

协同工作条件下地基土对单层球面网壳结构动力性能的影响

针对大跨空间结构与地基土协同工作问题,基于修正的S-R(Sway-Rocking)模型,建立单层球面网壳屋盖-支承结构-地基土协同工作的整体有限元模型,分析协同工作条件下不同地基土对单层球面网壳结构自振特性及地震响应的影响。研究表明,协同工作条件下单层球面网壳结构的自振周期随着地基土的变软明显增大,屋盖结构竖向振型提前。在地震作用下,单层球面网壳屋盖的杆件轴力和网壳节点最大竖向加速度随着地基土变软而减小;网壳节点的最大水平位移随着地基土的变软而增大,而最大竖向位移呈现减小趋势。     

基于模型试验的软夹层地基与刚性地基上隔震结构体系耗能特性分析

基于能量分析法提出了考虑土-结构动力相互作用(SSI效应)的隔震结构体系能量反应平衡方程,通过对软夹层地基和刚性地基上隔震结构体系振动台模型试验的耗能分析,研究了软夹层地基和刚性地基上隔震结构体系的耗能特性。研究结果表明:提出的土-隔震结构动力相互作用体系能量反应平衡方程能够有效地反映土-隔震结构动力相互作用体系各部分的能量反应。由于SSI效应的影响,软夹层地基上隔震结构隔震层的滞回变形耗能比、动能能量比和阻尼耗能比与刚性地基时耗能反应明显不同,大震时SSI效应影响更为显著,表现为隔震结构的动能能量比和阻尼耗能比增大,而隔震层的滞回变形耗能比降低,降低幅度与输入地震动的特性相关。软夹层地基上隔震结构的动能能量比与隔震层转动效应的强弱密切相关,阻尼耗能比与隔震结构体系的阻尼比相关。     

移动列车荷载作用于单层Euler梁上时地基土的变形分析

以弹性波动理论及分层法为基础,提出一种计算车辆-轨道-地基土耦合体系动力响应的方法,其中将列车荷载分别简化为移动荷载、单自由度移动质量块及双自由度移动体系,轨道模拟为单层的Euler梁.考虑车辆-轨道-地基土的协同工作,计算地基土的变形.计算分析表明:1)地基土变形最大值出现在荷载作用点附近;2)将列车荷载仅仅简化为移动荷载是不合理的;3)车辆重量对地基土变形影响较大;4)车辆与轨道结构本身均有一定的减振功能.同时,与同类研究方法相比,该方法有计算量小的优点.研究成果可为研究由列车振动荷载引起的环境振动分析和评价提供参考.     

成层地基中倾斜荷载桩改进有限杆单元法研究

传统有限杆单元法不能考虑倾斜偏心荷载下基桩的P-Δ效应,假定桩身位移为三次幂函数,结合倾斜偏心荷载下单桩受力微分方程确定的桩身弯矩、剪力与桩身水平位移关系,导得具有简洁形式、计入P-Δ效应的杆单元刚度方程,进而得到改进的有限杆单元方法,并给列出了用该法进行成层地基中倾斜偏心荷载、桩自重、水平分布荷载、竖向分布荷载和竖向分散集中荷载综合作用下并考虑桩身倾斜影响基桩内力位移分析的具体计算步骤。结合某工程实例,对上述方法进行了验证。最后对影响倾斜荷载桩的主要因素如埋深、桩材、基桩自由长度、桩身倾斜度、竖向荷载偏心矩以及荷载倾角等对基桩受力特性影响进行了分析,获得了一些定性的结论。     

高层建筑复合桩基中单桩的承载性状分析

复合桩基是一种充分利用桩间土、桩土共同作用的桩基础型式。在其中,确定桩体的承载力是非常重要的。基于一个应用复合桩基的高层建筑的工程实例,通过有限元对其整体建筑进行了随楼层荷载增加的三维非线性数值模拟。分析结果表明处于不同位置的桩(即角桩、边桩、中桩)的承载能力是不同的,单桩承载力的确定应将桩体浅层5d―10d(d为桩体直径)长度内的摩阻力剔除。本工程实例应用并验证了这些规律。     

某水电站地面明钢管自振特性与减振研究

结合某水电站地面明钢管实际工程,采用有限单元法研究了管内脉动压力作用下明钢管斜直段后段采用垫层管形式对钢管振动的影响。结果表明:采用垫层管形式可分散明钢管低频段的各阶自振频率,并使铅直向与上下游方向上具有较高有效模态质量的自振频率得到提高。垫层管形式对低频脉动下明钢管斜直段具有明显的减振效果,但不利于高频脉动下的钢管抗振;在低频脉动压力作用下通过减小垫层管垫层包角到一定值可以进一步提高减振效果。     

刚性桩复合地基竖向承载特性分析

为研究刚性桩复合地基的承载机理,利用有限元程序,对刚性桩复合地基在竖向荷载下的轴力、沉降特性进行了计算分析,着重讨论了桩身轴力、基础沉降等随垫层厚度、垫层模量、桩长、土体模量及桩间距等因素变化的规律,并在此基础上对刚性桩复合地基设计参数的选取原则进行了讨论。     

海冰的粘塑性蠕变模型

本文将粘塑性理论用于海冰荷载分析,并将现有的一维蠕变方程推广到二维形式,采用非线性有限元方法计算了作用在一单桩结构上的最大静冰力。     

基坑爆破预留层对围护桩的保护作用数值分析

基坑爆破开挖工程中爆破开挖部分与围护桩之间通常会预留一定厚度的岩土层,用以保护基坑围护结构的安全,免受爆破产生的巨大能量的损害。为了得到合理的预留层厚度,保证基坑开挖过程的安全,最大限度缩减施工周期,提高经济效益,采用LS-DYNA有限元分析软件,对基坑爆破开挖时对临近钻孔灌注桩的保护效果进行了数值计算分析。分析得出,预留1.5m厚中风化泥岩作为临近钻孔灌注桩的保护层,能显著降低爆炸荷载作用下钻孔灌注桩的压力峰值和最大主应力峰值,保护临近钻孔灌注桩免遭破坏;同时临近钻孔灌注桩的最后一排炮孔孔间采用25ms延时时间,可有效避免应力波峰值的叠加,进一步保护了钻孔灌注桩的安全。此结论可为类似工程提供参考。     

高层主裙楼变厚度桩筏基础数值试验

 提供了一种桩-土-筏相互作用的计算模型，将筏板下的桩、土看成弹簧作用在筏板上，简化得到了软弱地基群桩应力和沉降等效分析模型，提出了一种群桩中单桩沉降的计算方法，建立了群桩中单桩非线性刚度的计算模型，并采用三维退化层合单元法对高层建筑主裙楼桩筏基础进行分析．     

基坑爆破预留层对围护桩的保护作用数值分析

基坑爆破开挖工程中爆破开挖部分与围护桩之间通常会预留一定厚度的岩土层,用以保护基坑围护结构的安全,免受爆破产生的巨大能量的损害。为了得到合理的预留层厚度,保证基坑开挖过程的安全,最大限度缩减施工周期,提高经济效益,采用LS-DYNA有限元分析软件,对基坑爆破开挖时对临近钻孔灌注桩的保护效果进行了数值计算分析。分析得出,预留1.5m厚中风化泥岩作为临近钻孔灌注桩的保护层,能显著降低爆炸荷载作用下钻孔灌注桩的压力峰值和最大主应力峰值,保护临近钻孔灌注桩免遭破坏;同时临近钻孔灌注桩的最后一排炮孔孔间采用25ms延时时间,可有效避免应力波峰值的叠加,进一步保护了钻孔灌注桩的安全。此结论可为类似工程提供参考。     

竖向谐振荷载下摩擦桩的横向振动性能研究

根据弹性稳定理论研究了摩擦桩在竖向谐振荷载下的横向振动问题，在基桩小变形下导出了基桩产生参数共振频率和振幅近似计算式，讨论了桩侧土抗力、外激振频率、桩的截面几何特征、桩土阻尼等因素对基桩动力能的彤响。研究表明，基桩的动力不稳定定区域有多个，桩侧摩擦力、桩长和桩直径、桩土阻尼对桩的横向振动性能影响较大。并给出了摩擦桩的相关计算参数，提出了在实际工程中如何减小或避免基桩共振的相关措施。     

轴向荷载作用下非均匀地基中单桩及群桩分析

该文发展了一种非均匀地基中单桩及群桩分析方法。该方法将桩身离散成若干圆柱形和圆形单元,相应地也将与桩接触的土体界面离散成同样类型和数量的单元,分别建立桩单元和土体界面单元的应力与位移方程。建立桩身单元的位移应力方程时,采用压缩杆理论;建立土体界面单元方程时,采用层状材料基本解。然后,采用桩和土体界面上位移相容条件建立整体方程,计算垂直荷载作用下单桩及群桩的荷载和位移,并且给出桩-基础滑移的计算方法。最后进行了算例分析。由于采用了层状材料的基本解,该数值方法能处理力学参数沿深度方向任意变化的地基。