平台-群桩-水流-土体系统的地震反应分析

本文研究平台-群桩-水流-土体系统的地震反应分析问题,考虑了群桩与水流和地基土之间的动力相互作用,由解析法给出了系统对地震响应的分析.文末给出了具体算例并讨论了系统参数对动力特性的影响.     

分层土-桩-结构动力相互作用数值模拟试验分析

采用有限元法分析桩-土-结构动力相互作用是当前工程与学术界解决此类问题的惯用方法。应用数值试验对桩一土一结构弹塑性动力相互作用中相关的问题进行了研究,采用整体有限元方法分析桩-土-结构动力相互作用,上部结构以框架结构为研究对象,上部结构、承台以及桩均采用二维梁单元进行模拟;土体采用二维平面应变单元进行模拟。讨论了土体分层对桩-土-结构动力相互作用体系的影响,得到一些对工程实际有益的结论。     

大型动力机器—基础—桩土相互作用分析的集中参数模型

大型动力机器基础中的桩-土系统动力模型是研究的难点,模型的建立和参数的确定对计算结果有很大的影响。本文对大型机器基础-桩-土动力相互作用进行研究,在规范的基础上提出了适用于工程应用的改进集中参数模型方法,与建立的桩-土有限元整体模型进行对比研究,为大型结构-基础-桩土动力相互作用问题提供适合工程应用的分析方法。     

地震作用下顶部预留孔桩桩基动力响应分析

针对顶部预留孔桩基桥台桥梁抗震特性研究不足的现状,对顶部预留孔桩基在不同孔径、深度、填料情况下,进行桩-土相互作用振动台试验,计算得到了桩身加速度、弯矩、位移和桩-土体系频率等基本动力响应和动力相互作用规律。结果表明:预留孔参数的改变对预留孔桩外部土体动力性能影响不大;预留孔参数的变化会引起桩-土体系基频的变化,导致桩顶最大惯性力的变化;在桩身上部,惯性作用对预留孔桩-土动力相互作用产生重要的影响,而对于距土体表面14倍桩径以下的桩影响不大。     

考虑桩—土—结构相互作用时高层建筑风振响应分析(Ⅰ)

对考虑桩-土-结构相互作用时高层建筑顺风向风振响应的计算问题而言,由于桩土系统的影响,整个结构体系的动力特性较刚性地基的情形有了很大的不同.考虑到影响高层建筑风振响应的参数往往是综合性的,而非单参数的影响,采用相对刚度这一参数,对桩-土-结构相互作用时对结构顺风向风振响应的影响进行了研究,所得结论可供设计时参考.     

桩-土-结构动力相互作用研究现状与进展

桩-土-结构动力相互作用是地震工程重要的研究方向之一。本文回顾了近年来国内外桩-土-结构动力相互作用的研究历史,同时对该领域的研究现状进行介绍,简述了桩-土-结构动力相互作用解析法、数值分析、试验和原型观测的研究进展,并对该领域今后的研究方向给出了一些建议。     

软土场地上双柱式桥墩-桩-土相互作用体系地震反应特性的数值分析

以某高速公路桥梁的双柱式桥墩-桩-土相互作用体系为研究对象,采用有限差分软件FLAC3D,通过输入唐山大地震时迁安地震波记录,对双柱式桥墩-桩-土相互作用体系的地震反应进行了三维数值分析,比较了横向与纵向地震时墩柱和桩的地震反应特性,讨论了深厚软土场地上双柱式桥墩-桩-土动力相互作用以及横、纵两个方向的地震波对桥墩地震反应的影响.分析结果表明:不同方向的水平地震时,地面以上墩柱的剪力和水平位移有较大的不同.     

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.     

地震下单桩动力响应的有限元模拟

采用ANSYS结构分析软件建立了三维有限元实体模型,计算了地震作用下桩—土动力相互作用体系的动力反应,分析了体系的加速度反应、位移反应、桩身应变、桩身挠度、桩身弯矩、桩身剪力和桩土间接触压力等,并探讨了桩土刚度比、上部荷载等参数对桩—土相互作用体系的影响。     

群桩刚性承台竖向动阻抗的简化计算

目前对群桩动阻抗研究的文献 ,始终局限在刚性承台底与土脱离的假设 ,而没有考虑实际存在的承台底与土接触的情况。文中在对群桩刚性承台动阻抗的求解过程中 ,首次考虑了承台底土与承台及群桩的动力相互作用。文中首先利用前期文献确定了单桩和单独刚性基础在均质弹性土中的竖向动阻抗 ,然后定义了桩 -土、土 -桩、土 -土动力相互作用因子的概念 ,并对诸动力相互作用因子作了理论推导及计算 ,进而建立了均匀介质中群桩竖向动力阻抗的简化计算方法。     

低应变动力试桩的定量分析

本文在分析单桩——土动力相互作用的基础上,给出了桩顶导纳曲线的理论计算方法,并讨论了桩的长径比、桩周土力学指标、桩身缺陷位置和大小等参数变化对导纳曲线的影响,得到了某些规律性的结论。利用本文计算方法通过调整有关桩土的某些参数来拟合实测导纳曲线,可对桩身缺陷的程度作定量分析。     

层状横观各向同性饱和地基中桩基的纵向耦合振动

基于层状横观各向同性饱和土地基模式,研究了桩基在饱和土体中的纵向耦合振动问题。首先,根据饱和介质三维波动理论的Biot模型,利用Hankel变换,给出横观各向同性饱和土波动方程的轴对称通解;利用通解,建立了饱和土层的精确动力刚度矩阵,进而构建出盘面和竖向柱面荷载作用下,土体与结构动力相互作用的Green函数;其次,根据桩-土界面的位移协调及平衡条件,用边界单元法构建了层状饱和地基与桩相互作用的动力方程和计算公式,给出求解层状横观各向同性饱和地基与桩基纵向耦合振动的一般解法。算例表明:土介质的各向异性参数、饱和土孔隙率和桩-土模量比,对低频振动桩的动力刚度影响不大,但对高频振动影响显著。     

土-群桩-结构系统动力特性及相互作用地震反应分析

本文根据连续介质力学理论,考虑平面应变假设,按桩-土-桩动力相互作用概念,研究了群桩中每两根桩的关系,并利用等效单桩的原理,将群桩动力问题转化为等效单桩动力问题,使分析得到简化。分析中采用了传递矩阵的方法,可方便而有效地考虑土的分层。在水平摇摆振动的分析中,还考虑了桩的竖向运动对摇摆刚度的贡献。 根据本文的理论和方法,用自编专用程序SPGSIA分析了土-群桩系统的动力特性;并用动力子结构及快速富里叶变换技术分析了土-群柱-结构系统的相互作用地震反应。通过本文的研究,得到了一些规律性的结果。     

桩土体系的有效应力地震反应计算方法研究

从土动力学的角度，本文认为按土的有效应力原理进行桩－土动力相互作用分析能够较好的分析能够较好的反映土的动力特性对桩基的影响。又着重讨论了基于有疚力原理的有限元法，并对一个桩式桥墩桩基础进行了计算和分析。     

饱和土中桩水平振动分析

基于Biot动力固结方程,将Novak薄层法应用于饱和土介质桩土相互作用研究中。首先引入势函数对方程解耦,采用算子分解及分离变量法结合桩土耦合条件求出桩土相互作用阻抗函数。与Novak薄层法得到的单相土层水平振动阻抗系数对比,阐明了两解之间的关系。通过参数分析,表明渗透系数及桩土模量比、桩长径比对单桩水平、摇摆及水平–摇摆耦合振动阻抗有一定影响。     

大跨度钢管混凝土拱桥地震响应分析

为了研究桩-土相互作用下大跨度钢管混凝土拱桥的地震反应特征,文中以某钢管混凝土拱桥为研究对象,利用Midas/civil有限元软件建立模型,分析在不同地震输入条件下,考虑基础固结和桩-土相互作用下两种模型的动力特性及地震反应。结果表明:考虑桩-土相互作用后,体现了土的动力特性对桥梁上部结构的影响,结构的动力特性得到较好的反应,结构的自振周期有所延长,并且高阶振型变化比较明显,同时各个控制截面的内力有所减小,但是由于受边界条件的影响,位移响应的放大效应不是很明显。     

相互作用体系中桩基的动力响应

率先在国内开展了对一种新型变截面桩-土-高层建筑结构体系动力相互作用的试验研究。通过振动台模型试验,观察了桩-土-结构体系动力相互作用的现象,验证和掌握了新型桩体与结构的震害特点。根据试验测定的数据,研究了支盘桩-高层建筑结构体系的动力特性和地震反应,重点分析了支盘桩的动力响应。通过计算和分析得出:桩-土接触压力时程曲线揭示了在地震动激励下桩-土之间存在着拉开和再接触的现象,表明支盘桩在动力相互作用过程中承受了拉、拔荷载,说明和证实了当基础具有较大的抗拉、抗拔和抗扭曲能力时,才能更好的发挥动力相互作用体系的抗震性能和减轻震灾;桩基两侧对应测点的应变时程曲线呈反向关系,表明在地震作用下,相同时间内桩基一侧受拔,另一侧受压,解释了地震区房屋产生倾斜、倾倒震害现象的根本原因。     

排水状态下饱和土中基桩动力特性分析

饱和砂土在地震作用下会喷砂冒水,一些饱和土中打桩也会冒水,但目前都无法计算排水。根据Biot弹性两相饱和介质控制方程的固相与流相Green函数频域解析解,通过Sommerfeld积分,化为轴对称坐标下的形式,结合基桩的竖向振动方程与排水状态的Lamb积分公式,计算得到桩顶作用集中力时,符合Darcy定律的排水状态下饱和土中圆柱基桩的动刚度、饱和土孔压、排水量等重要参数,讨论了诸如桩径比等参数在排水状态下对桩的动力特性的影响。结论可供饱和土中桩基的动力响应与桩土相互作用的动力特性研究借鉴。     

土-桩-结构相互作用对大跨悬索桥动力特性的影响研究

本文以国内第一大跨桥梁———润扬长江公路大桥南汊悬索桥为研究对象,基于大型有限元分析软件ANSYS建立了该桥的三维有限元模型,其中采用质量-弹簧体系模拟了土-桩-结构的相互作用。以此为基础对润扬悬索桥的自振特性进行了分析,重点研究了土-桩-结构相互作用因素对大跨悬索桥动力特性的影响,与现场动力测试结果的良好吻合表明了有限元分析结果的可靠性。研究结果为大桥的损伤预警和状态评估奠定了研究基础。     

水平荷载作用下群桩动力特性的研究

本文采用动力相互作用因子法,对群桩在水平方向谐和激振力作用下的动力反应进行了分析,并与足尺原型桩的野外试验结果进行了比较。由群桩的振幅,刚度和阻尼的频率响应曲线,给出桩-土-桩相互作用对群桩动力特性的影响。边界层概念的引入及由试验确定自由桩长,使理论计算曲线与原型桩的实测结果符合一致。本文还对同一试验场地相同条件下的单桩进行了动力反应对比分析。