不同桩型-高层建筑结构体系动力相互作用的对比分析

基于分层土-支盘桩-高层框架结构相互作用体系的振动台试验,利用有限元分析软件MARC对支盘桩及直杆桩体系进行相同条件下的建模,并与试验结果对比验证了其合理性。经过对比分析,在x-z向地震波激励下,直杆桩-高层建筑结构体系的上部结构相对于支盘桩体系的位移、变形明显增大;两种体系上部结构的应力集中区域主要在一层柱底和各层梁柱搭接处,而在柱底与承台交界处最大;在柱底,支盘桩体系的剪应力值和应变值比直杆桩体系更大,很容易造成这个部位的局部破坏。计算结果表明：桩型改变时,高层建筑结构的动力反应有着较大的差异。     

对“挤扩支盘桩的荷载传递规律及FEM模拟研究”讨论的答复

“挤扩支盘桩的荷载传递规律及ＦＥＭ模拟研究”一文 (以下简称原文 )能引起周立运先生的关注 ,表示十分的感谢 ,也希望今后能与周先生共同关注和讨论支盘桩技术的研究和发展。现就讨论文中的一些问题答复如下。(1)原文中已经表明钢筋应力计埋设在钢筋笼的主筋上 ,通过静载荷试验测得不同截面处的应变值。不知讨论文中怎么会出现“埋在混凝土内” ?支盘桩在施工时类似于灌注桩 ,通过现场浇灌混凝土而成桩的。为了测得支盘上下端各截面处的应变值 ,钢筋应力计只能埋设在主筋上 ,不知周先生有何好方法 ,可以将应力计或应变片埋设在混凝土内或贴在混凝土表面 ?就计算公式来说 ,目前广泛采用实测应变方法并由此计算桩身轴力     

SSI体系框筒结构高层建筑地震能量响应

为研究土体-结构动力相互作用(SSI, soil-structure interaction)体系高层建筑结构地震能量响应,选用某框筒结构高层建筑研究模拟对象,结合动力相似Buckinghamπ定理和强度、刚度等效原则,设计了固定基础(FB, fix-based)和SSI两种体系振动台试验模型.研究了振动台试验原始数据预处理方法、多自由度体系能量方程以及试验模型上部结构参数矩阵计算方法.通过对比不同烈度模拟地震作用下,FB和SSI试验模型上部结构的动能、弹性应变能、阻尼耗能、滞回耗能以及土体耗能差异,分析了土体对上部结构动力特性和能量响应的影响.研究结果表明,相同地震波作用下,SSI体系上部结构各项能量响应均小于FB体系.土体阻尼耗能率随地震烈度的增大而减小.土体能够改变上部结构的动力特性和能量响应程度,但无法改变能量响应沿楼层高度的分布趋势.     

抽样误差在水文分析中的应用

阐述了抽样误差的原理及其在水文分析中的应用，并做实例分析。     

变截面桩基础体系高层建筑结构的地震响应

基于振动台模型试验,采用大型软件MARC进行了数值仿真试验,再现了在地震作用下桩基–结构相互作用体系的动力响应。研究结果表明:基础类型变化对高层建筑结构产生的变形影响较大,桩基–结构相互作用体系中上部结构的最大层间剪力和倾覆力矩等都比刚性地基上结构体系的要小,桩基–结构体系中相当一部分地震能量通过支盘扩散到土层中,减小了上部结构的变形能。而刚性地基上结构体系中相当一部分的地震能量则转化为上部结构的变形能,导致结构损伤较大。同时,振动台试验和数值仿真结果表明:支盘桩结构体系的阻尼能较大,能够有效地提高基础和结构体系的抗震和减震能力,降低上部结构在地震作用下的地震响应,对抵御地震、减少地震破坏具有十分重要的意义。     

桩-土-结构动力相互作用体系振动台模型试验研究

基于桩-土-结构动力相互作用体系振动台模型试验的数据,研究了动力相互作用体系对上部结构的影响.研究结果表明:由于动力相互作用体系的影响,上部结构频率减小,阻尼增大;在输入地震波加速度峰值较小时,桩-土体系对地震波起放大作用,输入地震波加速度峰值较大时,桩-土体系起减震作用;在地震波由振动台台面传到土体表面的过程中,桩-土体系改变了地震波的频谱成份.     

考虑中间主应力和软化的圆形隧道围岩弹塑性分析

为研究中间主应力在圆形隧道围岩承载力所发挥的作用,根据统一强度理论和塑性增量的非相关性流动法则,提出了考虑中间主应力影响的应变软化围岩特征曲线的有限差分计算方法,并通过实例验证该方法的正确性。由于围岩的力学模型对特征曲线的影响较大,采用3种不同力学模型——弹塑性模型、弹脆性模型和应变软化模型,分别研究了中间主应力和支护力对圆形隧道围岩塑性区半径,应力分布和隧道洞壁处位移的影响。结果表明:当围岩采用弹塑性模型时,计算的塑性区半径和洞壁处的位移均较小,没有考虑岩体强度在塑性区的弱化,建议慎重选择;中间主应力对塑性区半径和洞壁处的位移发展均有抑制作用,特别是在无支护状态下弹脆性模型的抑制作用最显著;中间主应力对塑性发展的抑制作用随着支护力的增加而减小;弹塑性交界处围压,应变软化模型下软化区与残余区交界面的围压均与支护力无关,且随中间主应力影响系数的增加而减小。     

新型挤扩支盘桩的数值模拟及其在优化设计中的应用研究

支盘桩具有较高的承载力和较低的沉降量,它在我国应用有10 a左右,取得良好的经济效益和社会效益。但是,挤扩支盘桩作为一种新型技术在理论研究上尚不够成熟,对其荷载传递性状、受力特征、沉降特性、抗拔特性、破坏特性以及最佳盘间距、桩间距等尚不能够完全确定,也缺乏单桩承载力可靠度分析、设计及施工规范。因此,为了完善支盘桩的设计理论,探求支盘桩高承载力和低沉降量的内涵,基于静荷载试验及现场测试数据,全面系统地分析和研究支盘桩的荷载传递特性、沉降特性、抗拔特性及破坏特性。采用三维有限元数值仿真,再现支盘桩的受力机理、荷载传递规律及在荷载作用下应力场及位移场的变化。在此基础上,对支盘桩的设计进行优化,根据应力场及位移场变化的范围,指出最佳盘间距和桩间距;并根据支盘桩不同的破坏模式,建立计算承载力及沉降量的公式。 (1) 论述了支盘桩的成桩机理。支盘的设置不仅扩大了受力面积,提高了承载力,而且还减少了桩端荷载,使支盘桩具有更大的承载潜力。挤扩效应增加了土层的抗剪强度,同时也减少了土层的压缩量,可有效提高支盘桩的承载力。 (2) 采用Vesic(1974)关于球形孔穴扩张问题的一般解。用球形孔穴扩张理论来描述挤扩过程中土体的应力场及位移场的变化,利用已知的内压力值Pu进行     

挤扩支盘桩单桩竖向承载力可靠度分析

首先,阐述了挤扩支盘桩的优点及其承载力可靠度分析的必要性,引用无量纲随机变量的极限状态方程,结合收集到的试桩资料进行可靠度分析;然后,采用JC法计算可靠指标β,并分析了荷载效应比、总安全系数和荷载组合形式对可靠指标的影响;最后,在分析现有试桩资料的基础上得出支盘桩的可靠指标大于等截面桩的可靠指标的结论,对挤扩支盘桩的可靠性设计作了初步探索。     

地基–结构动力相互作用体系中数值仿真的研究

 采用数值仿真试验进行结构地震反应的理论和计算分析,将理论分析结果、振动台试验结果和计算机仿真结果三者结合起来,研究和分析地基–结构动力相互作用及其抗震性能。通过数值模拟,解决试验中土压力盒损坏的问题,得到地震动激励下桩–土接触压力峰值的数据,并由此分析桩–土接触压力的大小及其分布规律,提出桩基上的支盘是基础减振的主要构件,并承受动荷载,减轻地震波对上部结构的冲击力,同时消耗上部结构反馈给基础的振动能量。承台和桩基两侧的土压力时程曲线呈反向关系,说明基础在同一时间一侧受压,另一侧受拉。产生这种现象的原因是由于框架结构和承台下的桩–土在振动时的相互作用,并由此导致承台出现转动效应、建筑物产生倾倒的现象。