考虑土-结构相互作用的桥墩动力分析

采用通用有限元程序ANSYS,对某一桥墩与地基土层的相互作用进行了二维有限元分析,土体的本构模型采用ANSYS程序中的Drucker-Prager模型,土体边界采用粘—弹性边界人工边界,通过计算,得到了土结构相互作用对结构动力分析的影响以及土体性质、上部结构刚度不同时相互作用体系的动力特性。     

地基-基础-支护结构-上部结构动力相互作用体系的计算分析研究

利用通用有限元程序ANSYS针对地基-基础-支护结构-上部结构动力相互作用体系进行了计算分析，探讨了支护结构的存在对高层建筑抗震性能的影响，计算中土体的本构模型采用等效线性模型，利用粘-弹性人工边界作为土体的侧向边界，并研究了支护排桩长度和刚度、上部结构刚度以及基础型式等参数对动力相互作用体系的动力特性及地震反应的影响。     

液化侧向扩展地基中桩基抗震设计研究

根据有限元计算模型,考虑桩土共同工作的非线性关系,对液化土层地基反力系数进行折减,并对土弹簧单元施加侧向位移模拟液化侧向扩展地基中土体产生的水平位移,借助ANSYS有限元程序分析桩基在地震惯性力及液化侧向扩展产生强迫位移作用下的受力特性,并根据震害和分析结果提出防止桩基破坏的技术措施。     

地震下考虑群体效应的高层建筑土-结构相互作用研究

基于有限元软件ANSYS,对相邻高层结构的动力相互作用进行三维有限元计算模拟分析,探讨建筑群在地震作用下的动力反应规律。分析模型中,地基土体采用上海软土,土体的本构模型采用等效线性模型,土体的侧向边界为黏弹性人工边界,上部结构采用框架剪力墙结构。将结构-土-结构动力相互作用(Structure-Soil-Structure Interaction,简称SSSI)体系与对应的单个结构-土动力相互作用(Structure-Soil Interaction,简称SSI)体系的分析进行比较,证实SSSI与SSI体系建筑物动力特性和地震反应差别。结果表明,与SSI体系相比,考虑SSSI效应时,体系自振频率降低,土体的加速度峰值有所减小,且减小幅度随着土层厚度增加迅速下降;上部结构的峰值位移减小,且减小幅度随着楼层的增高而增大;结构总层间剪力和倾覆力矩减小,且框架部分承担的力矩比例减小。     

考虑土体非线性的地下结构抗震计算中阻尼比的取值问题

为了简化地下结构抗震计算,通过设置简化边界来吸收地基中波的辐射耗能,简化边界为竖向约束、水平自由,并从理论上分析了平面问题侧向边界的合理性;土体的内摩擦通过土体的阻尼耗能和塑性滞回耗能表示,讨论了土体阻尼比的合理取值;通过一个典型案例对比了土体非线性计算和等效线性化计算的结果。计算结果表明:侧向简化边界可以满足抗震计算要求;土体非线性计算时,土体阻尼比要采用土体初始剪切模量对应处的阻尼比。     

结构-地基动力相互作用问题的有限元分析

用大型有限元计算软件ANSYS实现了粘弹性人工边界的模拟,计算结果表明,ANSYS在解决结构—地基动力相互作用问题时,无论是吸收边界性能还是波动输入都有很好的精度。对一平面框架结构进行了模态分析,结果表明,结构—地基相互作用对结构的影响是明显的。     

成层地基–桩基–结构动力相互作用体系的计算分析

以一个1∶2大比例模型结构–地基的动力相互作用模型试验为基础,结合通用有限元程序MSC.Marc,对成层地基–桩基–结构动力相互作用体系进行了三维有限元分析。计算中采用考虑土非线性特征改进的黏弹性人工边界模拟外部土域,利用考虑动力相互作用中桩土分离、滑移以及桩基提离效应的接触模型反映桩土接触界面特性,并引入阻尼项表征桩土动力作用中的能量损耗,土体采用等效线性模型。通过计算分析与试验的比较研究,验证了计算模型和分析方法的合理性,进行了地震动输入下的地震反应分析,为地基–结构动力相互作用的进一步研究奠定了基础。     

土体侧向位移对周边复合地基力学性状影响研究

以唐山市南湖某工程基坑开挖为例,利用ANSYS有限元软件,建立了土体侧向位移对周边CFG桩复合地基力学性状的影响研究模型,分析了土体侧移时CFG桩复合地基的桩体、桩间土的水平位移、应力分布规律,提出了考虑开挖深度、开挖距离时桩体位移的计算公式。     

层状地基中盾构隧道开挖非均匀收敛引起临近管道变形预测

采用弹性层状地基模型来考虑地基土体的非均质性,并针对隧道开挖边界引入椭圆化非等量径向土体位移模式;采用基于位移控制技术的边界单元方法来求解土体自由位移场,提出层状地基中盾构隧道开挖非均匀收敛引起临近管道变形影响的位移控制分析方法。结合位移控制有限元数值模拟和既有离心模型试验结果进行对比分析,验证该方法的有效性。算例分析结果表明,土体自由位移场计算对管道纵向变形性能的评估具有较大影响;对于非均质层状地基,如果采用以往的将不同土体参数近似折算成平均值,进而按照弹性均质地基进行求解会带来较大的计算误差。研究成果可为合理制定城市地铁隧道施工对周围环境影响的保护措施提供一定理论依据。     

开挖卸荷引起下卧已建盾构隧道的纵向变形研究

开挖卸荷引起的下卧已建盾构隧道纵向变形是城市基础设施建设面临的热点和难点问题。将已建盾构隧道视为三参数Kerr弹性地基上的无限长梁,采用两阶段法研究基坑开挖卸荷引起下卧盾构隧道的纵向变形。对简化弹性空间法获得的地基参数进行讨论,通过与有限元模拟结果对比确定了合适的Kerr地基模型参数选取,并对Winkler、Pasternak与Kerr 3种地基模型的模拟结果进行了对比。为获得更合理的上方卸荷引起的隧道响应,推导并求解了考虑隧道侧向土体对隧道作用的平衡微分方程,解析结果与有限元结果基本吻合,与工程实例监测数据对比,验证了方法的有效性。研究表明：相对于Winkler与Pasternak模型,Kerr地基模型更具优越性;对通过简化弹性空间法得到的地基参数进行适当修正可以使弹性地基模型的模拟结果更理想;隧道侧向土体对隧道的作用比较显著,应在计算中考虑。     

移动荷载作用下隔振沟隔振性能数值模拟分析

基于动力学方程及波动理论,采用有限元软件ANSYS建立移动荷载-层状地基土的有限元模型,对移动荷载作用下隔振沟的隔振性能进行数值模拟分析。为了避免人工截断地基土边界造成波的反射对模拟结果的影响,在模型周围施加粘弹性人工边界条件。本文主要考虑隔振沟的深度和位置对其隔振性能的影响。分析总结振动的响应规律,为隔振沟隔振提供参考依据。     

基于ANSYS的隧道抗震边界条件研究

文章以地下结构地震为研究目标,综合运用结构动力学分析方法应用ANSYS有限元分析软件,进行地震响应计算、分析。同时,针对不同的边界条件,采用振动方法和波动方程进行实例计算,发现在地下结构抗震数值分析过程中,适宜采用粘一弹性人工边界来模拟地基的无限性。     

框架筏基体系共同工作数值模拟分析

采用ANSYS有限元软件建立了框架-筏基-地基土体体系的计算模型。并按竖向荷载作用计算了体系内各部分的内力。为了研究共同作用对体系工作性能的影响,计算了不考虑共同工作体系的内力,并将两种内力结果进行了对比分析。其结果表明,常规设计中不考虑共同工作的计算结果对筏基偏于安全,而对上部结构框架体系偏于危险。     

边坡顶面地基承载力的有限元分析及正交试验

利用ANSYS大型有限元程序建立模型，计算了边坡顶面的地基土体在条形基础作用下的极限承载力，并分析了此时地基土体破坏的发生和发展过程，找出了其主要影响因素。在此基础上设计正交试验，分析评价了各影响因素的显著性，为工程建设提供了重要依据。     

外钢管对钢管混凝土柱抗撞击性能影响的有限元分析

利用ANSYS和ABAQUS两种有限元软件建立了钢管混凝土柱在侧向撞击下力学性能的有限元分析模型,模型得到的计算结果均与已有试验结果的吻合度较高。采用建立的有限元计算模型进行了钢管强度对钢管混凝土在侧向撞击力作用下冲击力时程和侧向位移的影响分析,探明了钢管强度对构件抗撞击性能的影响规律。     

粘弹性边界在ABAQUS中的应用及验证

对有限域内的土体加载地震波的方法进行了论述,使用ABAQUS有限元分析软件进行数值模拟,通过计算二维矩形土体模型,验证使用粘弹性人工边界的正确性及可行性。     

基于位移控制边界单元法盾构隧道开挖引起分层土体变形分析

 考虑地基土体非均质性的影响,基于弹性层状半空间地基模型,提出分析多层地基中盾构隧道开挖引起周围土体不排水变形的位移控制边界单元法,改变了过去采用简化分析方法仅能在均质地基中进行求解的状况。针对盾构隧道开挖边界引入椭圆化非等量径向土体位移移动模式,建立层状地基中洞周边值问题的边界积分求解方程,并采用高阶等参单元代替低阶常分布单元得到边界离散方程,同时以弹性层状半空间地基模型的基本解代替常规均匀介质体的Kelvin或Mindlin基本解,最终求得隧道洞周给定位移条件下的土体位移场。算例分析表明：位移控制边界单元法在计算均质地基和非均质层状地基中都具有较好的精度;对于非均质层状地基,如果采用以往的将不同土体参数近似折算成平均值进而按照弹性均质地基进行求解会带来较大的计算误差。研究成果可为合理评估盾构隧道施工对周围环境的影响提供一定的理论依据。     

相邻高层框架结构体系的动力相互作用分析

为探究相邻结构动力相互作用(Dynamic Cross Interaction,DCI)体系在地震作用下的反应机理,对上海地区典型深厚软弱场地上包含两相邻12层带桩筏基础框架结构的DCI体系以及只含单个上述框架结构的土-结构动力相互作用(SSI)体系进行了三维整体有限元分析。计算中土体的动力本构模型采用等效线性模型,利用三维粘弹性人工边界作为土体的侧向截断边界,研究了两种体系在动力特性和地震反应等方面的差异。结果表明:DCI体系比SSI体系具有更小的自振频率,其差异有随着阶次增高而变大的趋势;DCI体系中上部结构加速度反应一般要大于SSI体系中的结构反应,顶部几层的差异大于底部几层的;与此相反,DCI体系中地基土的加速度反应小于SSI体系中的土体反应,其差异在土表附近土体中最为明显。由此可见,深厚软弱场地上的DCI效应对整体结构地震反应有着重要影响,是不容忽视的。     

桩径对桩-土-结构共同作用时的抗震性能的影响

根据上海某高层建筑地基基础结构数据建立软土地基上桩基础高层建筑平面动力有限元计算模型,以横观各向同性材料模拟软土地基,弹性阻尼人工边界模拟地基半无限体,薄膜单元模拟桩-土间接触滑移性能,并考虑桩-土-结构相互作用,采用上海地铁某车站地震监测数据作为地震波输入进行动力有限元计算。基于此计算模型,在其他条件不变的情况下选择各种桩基直径进行计算,根据计算结果分析讨论了在该模型条件下桩径选择对上部结构以及桩基础整体抗震性能的影响,提出了优化方案,进行总结并得出结论。     

竖向荷载作用下深层搅拌桩复合地基三维有限元分析

本文采用三维有限元－无限元耦合的方法对深层搅拌桩复合地基进行分析,并采用邓肯一张模型,Ｄｒｕｃｋｅｒ－Ｐｒａｇｅｒ模型和线弹性模型分别对近域土体,褥垫层,远城土体,桩体和承台板进行计算分析,结果表明,本文的三维有限元数值分析方法能够的深层搅拌桩复合地基的受力机理和变形特性进行较成功的地分析。