土-桩-偏心结构相互作用体系振动台试验研究

为研究土与结构动力相互作用对偏心结构地震反应的影响规律,改进现有抗震设计,采用振动台试验方法对某单层偏心结构模型在刚性地基与桩筏基础条件下进行对比试验,对模型制作材料力学性能进行了测试,分析和比较了偏心结构位移响应组成关系。结果表明：地基刚度对结构自振特性的影响主要表现为振型间耦联反应程度的降低和体系阻尼比的增大;地基对基础的约束能力影响了上部结构振动反应的大小与组成,考虑相互作用的偏心结构平扭变形幅度降低,总位移反应增大;结构应变反应振动频率降低,振动持时缩短,场地土的阻尼特性加快了结构振动能量的耗散;当偏心率较小时,结构主要表现为单自由度体系变形特征,扭转耦联效应随之减弱。试验结果为后续理论研究提供了依据。     

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.     

考虑桩-土-桥梁结构相互作用振动台试验研究

实验室进行相互作用试验对进一步认识和完善桩 -土 -结构相互作用研究有十分重要的意义。本文设计实现了一个进行桩 -土 -结构相互作用试验研究的土箱模型 ,并在振动台上进行了自由场模型试验 ,通过自由场土层反应理论分析检验了土箱设计的合理性。在此基础上进行了单柱桩墩模型、单柱墩 2× 2模型、双柱墩 2× 2模型和双柱墩 3× 2模型的试验 ,探讨了不同桩基形式和桥墩结构在不同输入地震动下的地震反应规律及结构破坏特征 ,对比研究了单柱墩与双柱墩桥梁抗震性能 ,为进一步验证和研究相互作用理论分析提供了基础数据     

基于振动台模型试验的管桩-土-上部结构体系的地震响应试验研究

通过管桩振动台模型试脸,研究了地震作用下单桩基础结构体系的上部结构加速度放大系数、桩顶最大剪力和最大倾覆弯矩响应幅值的分布规律及其影响因素。研究表明,管桩结构体系的各种地震响应不仅与输入的加速度幅值有关,不同的上部结构和场地的动力特性也影响管桩基础地震响应幅值的变化趋势;坚硬场地上结构的地震反应与结构有关,软弱场地上结构的地震响应与场地有关;实际桩-土-上部结构体系不是一个简单结构,必须整体考虑上部和下部结构的动力特性。     

非液化土-群桩基础-结构体系相互作用动力响应振动台试验研究

为深入研究非液化场地中桩-结构体系地震响应和土-结构动力相互作用问题,进行了含有一定深度的松砂层非液化场地土-结构体系动力相互作用大型振动台试验,分析非液化场地和群桩基础的加速度地震响应特征,并对土体侧向变形规律以及桩基弯矩分布进行了分析。结果表明：当输入0.05g拍波时,土体与桩基对加速度反应表现出放大作用,且距离结构较远处土体对加速度放大作用更加明显;当输入0.3g汶川地震卧龙台地震记录时,加速度只在远离桩基的土体中加速度反应有一定放大;桩身最大弯矩均超过60N·m,并且桩基弯矩幅值呈现出桩顶弯矩小(靠近桩顶处)、下部弯矩大(靠近桩端处)的规律,且在土层交界面附近弯矩存在突变;上部结构加速度反应自上而下有一定程度的减小,地震动Arias强度值减小明显,刚性场地上的结构地震动Arias强度是位于土体上结构的3~4倍,说明土体的耗能作用明显。     

土-地下车库-上部结构相互作用体系地震易损性研究

本文提出了适用于地下车库结构的地震易损性评价指标,在此基础上对地下车库结构进行基于增量动力分析的地震易损性分析。结果表明,当结构遭遇7度罕遇地震时,结构能够保证完全可用的概率约为30%,结构能够保证基本可用的概率约为95%;同时本文对附带上部框架结构的地下车库土-结构相互作用体系进行增量动力地震易损性分析,在使用了本文提出的易损性评价指标的基础上,得到了地上结构和地下车库结构的地震易损性曲线。结果表明,当结构遭遇7度罕遇地震时,地下车库结构能够保证完全可用性能水准的概率约为15%,能够保证基本可用性能水准的概率约为85%。由于上部框架结构的影响,地下车库结构达到完全可用和基本可用性能水准的概率分别降低了约15%和10%。     

液化场地桩-土-桥梁结构动力相互作用振动台试验模型相似设计方法

当今，模拟振动台试验是研究工程抗震能力与破坏机理的重要手段之一。模型相似设计是确保振动台试验能够尽可能真实地反映原型动力性状的关键之一。基于目前广泛应用的Bockingham π定理，主要采用量纲分析方法，并且结合考虑模型与原型之间的材料变形应力-应变本构关系及桩-土接触边界动力响应相似性，求解液化场地桩-土-桥梁结构动力相互作用振动台试验的模型设计相似关系，同时提出人工质量问题的解决办法。     

上部结构-筏基-土相互作用分析

在水平荷载和竖向荷载作用下,通过数值分析软件ABAQUS分析生态复合墙与筏板基础-黄土地基相互作用中其受力性能的影响关系。结果表明:相互作用分析方法考虑了上部结构刚度的影响,生态复合墙结构产生了不可忽略的次应力,上部结构构件内力进行重分布;上部结构层顶水平位移明显增加,增幅高达34.4%。     

考虑土-结构相互作用效应和隔震的核电结构振动台试验研究

土-结构相互作用(SSI)对结构地震响应有明显的影响。为研究SSI效应对核电结构的影响,选取第三代核反应堆AP1000安全壳结构为研究对象,制作了1/40的安全壳模型进行振动台试验,采用柔性土箱消除边界效应。试验结果表明：1)对于核电非隔震结构,考虑SSI会降低系统自振频率,上部结构加速度反应谱高频成分减少,峰值频率从高频向低频移动,土体表现出一定的隔震效果,降低了某些频率处的加速度谱响应;2)对于核电隔震结构,考虑SSI几乎不对自振频率产生影响,但SSI效应会削弱隔震效果以及会加大某些频率处的加速度响应。     

桩土相互作用的振动台试验研究

通过振动台试验 ,研究了饱和砂土中桩基的振动特性 ,对桩土振动过程中的动力相互作用有了初步的认识。根据试验结果 ,说明了饱和砂土中孔压增长对桩身内力的降低效果。认为不同深度处的振动孔压的幅值大小与相应深度处的弯矩的幅值大小有关。     

桩—土—上部结构振动台试验相似问题研究

桩—土—上部结构相互作用的研究已成为抗震工程中的重要课题,但因其相互作用的复杂性,这方面的研究并不成熟,尚需进行深入地探讨和研究。在桩—土共同作用下,就地基对上部结构的影响以及上部结构对地基的影响,这两种不同情况的相似问题进行了研究,给出了振动台模型试验设计的一般步骤。由相似理论得出了桩—土—上部结构在通常情况下的相似关系,并给出了实例分析。研究表明:试验目的不同,考虑的主要影响因素不同,主要相似关系亦不同。     

基于土与结构相互作用的铰桩-人工土复合地基结构减震的振动台试验研究

设计了一种新型的铰桩-人工土复合地基,并分别对刚性地基-框架结构体系模型及铰桩-人工土复合地基-框架结构体系模型进行了小型振动台试验研究。在铰桩-人工土地基-框架结构体系的模型试验中,采用了木屑土以及层状剪切土箱模拟实际场地的人工土,用两端带铰的桩模拟产生端塑性铰的桩,并在振动台上输入ElCentro波。试验结果表明,其地震反应较之刚性地基-框架结构体系有很大变化。在铰桩-人工土复合地基上,框架结构各层加速度、层间剪力明显减小,自振周期增大,特别是阻尼有很大的提高,说明此复合地基有明显的减震效果。     

有关上部结构-桩-土相互作用研究问题探讨

对桩-土相互作用研究成果进行了综述,重点讨论了桩-土相互作用研究进展、承载力以及沉降计算等方面的内容,并提出了今后研究的一些发展方向。     

土-结构动力相互作用振动台试验中模型地基影响因素分析

为了给出土-结构动力相互作用大型振动台试验中模型地基设计的一般原则,结合各国已有的典型试验中模型地基的动力响应实测结果,以加速度峰值放大系数及其傅里叶幅值谱为分析依据,从边界效应、模型地基高度、土体含水量及地震波输入次数4个方面对模型地基的振动性态进行了比较分析.结果表明:土箱刚性、土的自振特性、地基高度、土体含水量及地震波的输入次数是影响模型地基动力特性的主要因素,并提出了相应的控制原则.该结论可为同类试验中模型地基的设计和试验的顺利开展提供有益的参考.     

土-结构动力相互作用系统离心机振动台模型试验

为研究土-结构动力相互作用系统的地震反应情况,在50g的离心加速度条件下,采用Kobe波作为地震输入,进行两种埋深情况下砂土地基中较大断面地下结构的离心机振动台模型试验。介绍试验设计方案,给出加速度、土压力、位移和应变反应的量测结果。试验结果表明:结构最大弯曲应变发生在柱上端,说明柱是地下结构抗震最不利构件,且柱上端相对于柱下端更为不利;地震作用下结构所承受的总土压力有所增加,并且在地震作用后维持在较高的水平,最大土压力增量与最大总土压力均发生在底板角点处;埋深对地下结构的地震反应有重要影响,本次试验中,结构在对应于原型埋深为5m时的受力情况相比于埋深2.5m的情况更为不利;辅助观测断面与主观测断面相同位置测点的附加弯曲应变峰值较为接近,并且应变反应波形较为一致,表明结构模型地震反应的整体性较好。     

土-结构相互作用体系自振频率计算模型

在土-结构相互作用体系自振频率的计算中,整体有限元法是一种有效的计算方法.通过一系列算例,对整体有限元法的计算模型中土体单元网格划分、人工边界处理、楼板模型及土体计算宽度的确定等问题进行了计算分析,确定了合理的计算模型参数,并对土体无质量模型进行了验证.     

土与地下结构动力相互作用的大型振动台试验与计算

本文首先用大型振动台进行了土-地下结构的动力相互作用试验。采用加重乳胶制成的方形管道作为地下结构,将它预埋在大型刚性容器内的填砂中,该容器装置在振动台上,用简谐波在垂直于结构轴线的方向振动。测定了地下结构内的动应力以及砂与地下结构接触面上的动土压力及加速度。在这种试验的基础上提出了土-地下结构动力相互作用的计算模型。用等参数有限元法对这个小结构系统进行动力分析。结果证明,当考虑土的静、动力非线性并在两介质间使用薄层单元时,计算结果与试验结果吻合较好。     

振动台试验圆形隧道结构模型相似材料研究

相似关系及相似材料的确定是振动台模型试验成功的关键。以相似理论为基础,对软土地区圆形隧道振动台模型试验的相似关系进行了推导,确定了适合于试验的相似材料及配合比,探讨了不同因素对隧道结构相似材料物理力学性能的影响并给出了模型土的配合比,分析了试验中地基土测点及结构测点的加速度时程、峰值加速度、傅里叶谱以及不同深度处的加速度放大系数。结果表明:龄期及水膏比是影响模型石膏性质的主要因素,水膏比增大会使试件破坏,逐渐由脆性向延性发展,而试件的养护条件对材料的物理力学性能影响并不显著;基于正交试验法,确定模型土各组分配合比为洗衣液∶石膏∶重晶石粉∶石英砂∶膨润土∶水=7∶13∶51∶129∶40.47∶29.32;场域中的加速度响应呈现从下到上逐渐增大的规律,但在结构埋深上部的土层加速度放大系数有所减小,拱顶附近土体的频谱特性发生了变化,说明结构的存在对地震波在地基土中的传播产生了影响。     

大型渡槽桩土相互作用振动台试验研究

为了对南水北调中线工程中的洺河大型渡槽下部结构型式及优化设计各备选方案进行初步的评估,总结其地震反应的规律,获得必要的动力反应设计参数,分别对等长桩、不等长桩以及旋喷加固等长桩进行了振动台试验研究。根据所得试验数据,对等长桩和不等长桩2种不同设计方案下的动力反应特性进行了分析,对使用旋喷加固方法对桩基动力反应的影响进行了初步的判断,并对试验中使用的木-橡胶模型箱进行了评估。试验结果表明:采用长短桩设计方案比不等长桩更具优越性;使用旋喷加固方法能在一定程度上提高桩基动力反应的安全性;试验中所使用的木-橡胶模型箱在土的边界模拟上是合理和可行的。     

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。