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     

考虑结构-水相互作用的连续刚构桥水平地震反应分析

以三水二桥为实例,采用结构有限元法对具有单肢薄壁墩的连续刚构桥进行水平地震反应分析,分析时考虑了桩-土相互作用和结构-水相互作用以及不同水深对结构地震反应的影响.计算结果表明:桩-土相互作用和结构-水相互作用对该种连续刚构桥的抗震是不利的;按反应谱法计算所得桥墩的横向内力较大,按时程分析法计算所得主梁内力和桥墩的纵向内力较大;连续刚构桥抗震设计时应采用反应谱法和时程分析法相结合进行分析,所得的成果和分析结论可供同类桥抗震分析参考.     

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.     

随机地震激励下群桩-土-桥墩相互作用分析

考虑地震动的随机性,利用复反应分析技术,采用随机地震反应计算方法对某一特大型桥梁群桩基础与土动力相互作用效应进行了数值试验研究。将土与群桩体系视为一个整体进行有限元离散,采用等效线性化方法考虑土体的动力非线性性能。将桥墩-群桩-土相互作用体系与自由场随机地震反应进行比较,结果表明:相互作用效应的影响与桩土模量差异以及土体与群桩基础距离有关。软土层剪应变水平及分布发生了显著变化,群桩基础两侧附近土域剪应变呈现明显的弧形分布;地表及浅层土体最大地震加速度反应有所减小,但覆盖层中下部土体加速度反应峰值明显增大,增幅达5%~30%左右;此外,地震地面运动的频谱成分存在显著差别。桥梁桩基础抗震设计中应充分考虑桥梁结构-群桩-土相互作用效应。     

桩墩配筋率比对桥梁结构塑性区长度的影响

采用弹塑性纤维单元模型对某连续梁桥桥墩及桩基进行了考虑桩-土动力相互作用的非线性地震反应分析,分析了不同类型地震波作用下桥墩及桩基的动力响应,重点研究了不同桩墩配筋率比对结构塑性区开展程度及动力响应的影响。结果表明:随着桩墩配筋率比的改变,桥墩和桩基的反应塑性率呈现出不同的变化趋势,桩墩配筋率比的大小对桥梁结构的塑性区开展有显著影响;桥墩的配筋率大小不仅对桥墩塑性区开展有显著影响,而且对桩基的影响较大;不同类型的地震波对群桩基础桥墩结构的动力响应影响不同,长周期地震波对结构的影响最大,内陆直下型地震波次之,板块边界型地震波最小。     

土-桩-结构相互作用体系非平稳随机地震反应分析

目前,有关土-结构动力相互作用问题的研究基本上多限于确定性的或平稳随机激励下的响应分析.文中基于某基岩加速度反应谱,利用文献[7]的方法求取基岩非平稳随机地震功率谱密度函数,采用有限元方法建立土-桩-结构相互作用体系的三维分析模型,对在非平稳随机地震激励下土-桩-结构相互作用体系进行了反应分析.首先对三种不同场地条件下的土-桩-结构相互作用体系进行了动力特性分析;然后,对在非平稳随机地震激励下桩基承台的反应和自由场反应进行了比较,给出了结构的位移功率谱响应结果.     

不同场地及地震输入下的土-框架结构相互作用体系地震反应分析

为了研究框架结构在不同场地及不同地震波输入的地震反应,本文建立了土-结构相互作用(SSI)体系有限元模型.对模型进行了模态分析及时程分析,得出以下结论:土-结构相互作用体系的结构频率低于框架结构自振频率,土层刚度越低,结构频率越低.不同波速的场地对地震波的放大效应不同,刚度较大的场地土对低频有明显的过滤作用.场地基频小...     

桩-土-结构相互作用下的Pushover分析

利用SAP2000有限元软件,对考虑桩-土-结构相互作用的高层框架结构进行了Pushover分析。分析计算过程中建立了考虑桩-土-结构相互作用的有限元模型和文克尔梁模型。研究结果表明:考虑桩-土-结构相互作用的Pushover分析方法可以简便、有效地预测桩-土-结构体系的地震反应;文克尔梁模型更方便实际工程应用。     

双柱墩地震反应的轴力刚度耦合作用

地震作用下钢筋混凝土双柱桥墩产生的动轴力不仅会改变桥墩的屈服强度,而且也会相应地改变桥墩的刚度,但目前广泛使用的集中塑性模型一般并未考虑这种轴力-刚度的耦合作用.以自动计入轴力-强度及轴力-刚度耦合作用的纤维模型分析结果为基准,研究了轴力-刚度耦合作用对钢筋混凝土双柱桥墩地震反应的影响.结果表明,轴力-刚度耦合作用对双柱墩弹性阶段的反应有较大影响,但不改变结构的极限承载力;由于拉压桥墩的刚度互为消长,等高双柱墩的地震位移响应在不计轴力-刚度的耦合作用时与实际情况只略有差异,但墩柱弹性内力响应则会被较大地低估;不等高双柱墩的刚度受较矮侧桥墩控制,因此轴力-刚度的耦合作用对结构的地震位移响应和弹性内力响应都有明显影响,桥梁不规则性越大影响越显著,在进行结构分析时不能忽视这一因素的影响.     

建筑物-桩-土相互作用地震反应分析的研究

本文系用集中质量法对建筑物-桩-土相互作用地震反应进行分析的初步研究。 目前,按《工业与民用建筑抗震设计规范》对建筑物进行抗震验算时,都遵循底部为刚性的假定,没有考虑建筑物-基础-土间的相互作用。 本文在对土的分析作出某些假定的基础上,建立了建筑物-桩-土相互作用的力学模型和运动方程,提出了相互作用参数的确定方法,给出了计算步骤及框图,并已编制了计算程序。最后,利用唐山地震中的迁安地震记录作为地震波输入,对天津某工程进行了地震反应分析,并按考虑与不考虑相互作用的两种情况作了分析对比。     

近场脉冲型地震作用下黏滞阻尼器对双柱#br# 摇摆桥墩减震作用研究

为研究黏滞阻尼器对双柱摇摆桥墩在近场脉冲型地震作用下的减震作用,基于摇摆刚体假定和拉格朗日方程,对采用黏滞阻尼器的双柱摇摆桥墩进行实例分析、参数分析和抗倒塌能力分析。研究结果表明：黏滞阻尼器可减小双柱摇摆桥墩的地震位移反应,且作为速度型阻尼器,其在近场脉冲型地震作用下的减震效果比远场地震更为显著;在近场脉冲型地震作用下,随着黏滞阻尼器的无量纲阻尼常数(λ)的增大和阻尼指数(n_v)的减小,桥墩位移反应随之变小,当阻尼器失效位移大于120mm时桥墩峰值位移反应无显著变化;黏滞阻尼器的减震作用可有效提高双柱摇摆桥墩在近场脉冲型地震作用下的抗倒塌能力,λ越大和n_v越小,桥墩的抗倒塌能力越强。     

采用振动台阵的超大跨斜拉桥大比例全模型试验研究

强震作用下超大跨斜拉桥的结构响应与其结构体系密切相关,且受基础和场地土特性影响较大,然而目前为止,因试验条件和技术所限,尚缺乏相关的全桥模型振动台试验研究。以一座试设计的主跨1400m超大跨斜拉桥为原型,设计一座几何相似比为1/70、包括桩基础和场地土的全桥模型;采用振动台阵试验技术,研究El Centro波、人工波、Mexico City波等三种典型地震一致激励下不同结构体系的地震响应特性及影响机理,所研究的结构体系包括：纵向半漂浮体系、纵向弹性约束体系、以及本文作者提出的纵向辅助墩耗能体系和横向耗能体系;探讨不同纵向结构体系的抗震性能以及附加在上塔柱间的耗能构件对斜拉桥横向地震响应的控制效果。试验结果表明：土-结构相互作用对上部结构地震响应的影响不可忽视;主塔地震响应受高阶振型的影响明显;在PGA为0.4g以下的El Centro波和人工波、以及PGA为0.2g的Mexico City波作用下,结构响应仍处于弹性状态;纵向弹性约束体系和纵向辅助墩体耗能系可有效减小主塔位移和塔-梁间纵向相对位移响应,其中作者提出的纵向辅助墩耗能体系的抗震性能更好;附加耗能构件可有效降低主塔的弯矩应变响应,实现分散主塔受力和附加耗能作用,但对主塔加速度和位移响应的控制有限。     

混凝土坝-基岩地震动力相互作用时域有限元分析

混凝土坝地震响应分析是坝工安全评估的关键一步。坝与基岩动力相互作用对混凝土坝地震响应具有重要影响。因此,建立一个可考虑坝与基岩动力相互作用影响的数值分析方法是十分必要的。给出了分析混凝土坝–基岩系统地震响应的时域有限元法。在时域有限元分析中,地震波的输入以及地基辐射阻尼的模拟常常是2个十分重要的课题。基于柱面波动方程提出了能同时实现地震动输入和模拟地基辐射阻尼的方法,这种方法非常简单有效,几个数值算例验证了方法的精度和有效性。最后,对混凝土重力坝地震响应进行了数值分析,结果表明无限地基辐射阻尼的影响是显著的。     

大型电压发生器塔架结构抗震抗风性能分析

本文应用ANSYS有限元软件建立某大型直流电压发生器塔架结构的有限元分析模型,分别计算结构在正弦共振调幅五波、正弦共振三波、Taft地震波、El-Centro地震波和云南澜沧地震波5种地震动激励下的响应,以及结构在10m/s和35m/s两种风荷载工况下的响应。并按规范要求将上面两种计算结果与结构自身重力进行组合,计算结构在地震与风的共同作用下的安全系数。计算结果表明,对于该结构体系,地震作用要远大于风的作用,而在5种地震波中,正弦共振三波五波产生的地震反应要大于其它3种实测地震波产生的反应。     

基于等效线性地基的某工业厂房抗震分析

以某生命线工程工业厂房为例,采用等效线性化方法近似考虑地基的非线性特性进行厂房抗震分析,并将计算得到的楼层反应谱作为对比参数,与线性地基假定条件下抗震分析结果进行对比,结果表明:对于剪切波速较低的厂址(剪切波速小于400m/s),线性地基假定条件下厂房地震响应明显大于等效线性地基下的结果,而当地基剪切波速较高时(剪切波速约为1 100m/s),两者计算结果相近,分析结论可为今后建构筑物抗震设计提供参考。     

爆破地震波作用下框架结构与地基基础协同工作时程分析

爆破地震波荷载不同于构造地震波荷载。本文采用ANSYS有限元分析程序,分别对爆破地震波作用下框架结构在考虑基础固结及考虑地基基础协同工作两种情况进行了空间对比时程分析;并针对协同工作体系,研究了其在爆破地震波和构造地震波作用下的动力特性。分析结果表明:基础固结模型的位移响应较之协同工作模型要小得多,但其内力响应却有所增大,局部还存在突变的情形;此外还得出了两种波作用下结构的动力反应存在较大差异。     

多维多点地震动激励下折线型输电塔线体系反应分析

本文通过数值分析研究多维多点地震对折线型输电塔线体系地震反应的影响。根据实际工程建立折线型输电塔线体系三维有限元模型,依据功率谱密度函数、折线型相干函数和《电力设施抗震设计规范》模拟多维多点地震动时程。分别研究空间变化地震动的行波效应、部分相干效应和局部场地效应对折线型输电塔线体系地震反应的影响。研究结果表明,多维多点地震动对折线型输电塔线体系地震反应影响显著;与一致激励相比,考虑多维多点地震动增大了结构的地震反应,传统的一致地震输入将会低估结构的反应。因此对于折线型输电线路实际工程的抗震设计,需要考虑多维多点地震动的影响。     

改进的简化能力谱法在铁路桥梁中的应用

依据现行的《铁路工程抗震设计规范》,合理地选取大量强震记录作为地震动输入,采用单自由度弹塑性动力分析程序,对不同固有周期的弹塑性单自由度体系进行非线性动力时程响应分析,得到与我国现行《铁路工程抗震设计规范》相容的具有统计意义的弹塑性需求谱和强度折减系数谱,进而对简化能力谱法作了改进,并应用于某客运专线双柱式桥墩的抗震性能评估中,再将所求得的结构性能点转化为结构的非线性地震响应,并与80条强震记录非线性时程分析计算结果的平均值进行比较,从中可以看出:改进的简化能力谱法可以用较少的计算工作量得到比较精确的结构非线性地震响应。这也验证了将改进的简化能力谱法应用于我国铁路桥梁工程抗震性能评估的可行性。     

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。     

基于均匀调制随机模型的土与结构相互作用体系地震反应分析

通过假定土与结构相互体系受到均匀调制随机激励,把地基土作用转化为凝聚在基础边界上弹簧阻尼器,对相互作用体系进行了地震反应分析,得到了其时变均方根响应和响应演变谱。这一方法基本上反映了地震动的实际过程和结构体系响应的特性,不失为一种计算结构体系随机反应的有效算法。