地震激励下桩-土-结构动力相互作用分析

该文采用连续统一体模型,假设桩-土-结构都为具有粘性阻尼的弹性体,将地震波简化为简谐SH波诱发的水平振动,用基岩运动输入下桩土相互作用的振动解来分析粘弹性半空间场地土的动力反应,并对地震激励下桩-土-结构耦合相互作用进行分析,可为高层建筑和桥梁抗震抗风设计以及地震灾害分析提供理论和实际的参考依据.     

有限元法和M法在桩土动力相互作用分析中的比较与探讨

建立了能反映桩体与土体相对运动和其实际几何尺寸的非线性桩土动力相互作用的分析模型,重点研究了渡槽结构桩土动力相互作用的数值分析方法,并以南水北调中线穿黄河渡槽结构桩土动力相互作用问题为对象,分别采用传统的M法和非线性有限元法进行了数值模拟计算．     

基于梁单元的薄壁筒桩与土相互作用分析

用三维梁单元模拟混凝土薄壁筒桩的受力变形特征,用薄层接触面单元模拟桩与土体之间的相互作用,薄壁圆筒表面上的结点线位移用梁单元出口结点的线位移和转角位移表示,根据静力平衡条件提出了由接触面约束内力和桩上作用荷载求解桩体内力的计算公式,从而建立了桩土相互作用的有限元分析方法。对某工程薄壁筒桩在水平荷载作用下的桩体变形和内力进行分析,并与现场试验结果进行了比较,结果表明上述分析方法是正确的。     

国内外高桩码头抗震性能和设计方法研究进展Ⅱ:桩-土相互作用

通过对高桩码头震害的分析,分析了高桩码头破坏的主要原因。在此基础上,从高桩码头抗震设计方法、桩-土相互作用、斜桩和桩-上部结构连接的抗震性能等方面,论述了国内外高桩码头抗震研究的进展,总结了这些研究成果在高桩码头抗震设计规范中的应用,指出了高桩码头抗震性能研究的不足及需要深入研究的问题。对国内如何吸收国外高桩码头抗震的研究成果及抗震设计规范的修订方向提出了建议。该系列论文分为3部分,此为第2部分,主要介绍高桩码头抗震计算中桩-土相互作用的评估方法以及高桩码头的动力分析方法和研究成果。研究表明,评估桩-土相互作用的方法已较为完善,而对高桩码头抗倒塌性能以及近断层地震动下码头反应特性的研究还有待深入。     

土石坝-覆盖层-基岩体系动力相互作用研究

在我国西部强震区拟建的土石坝多坐落于覆盖层上,覆盖层土体具有动力非线性和饱和特性,土石坝-覆盖层-基岩体系动力相互作用复杂。为研究土石坝-覆盖层-基岩体系动力相互作用特性,分别采用地震动一致输入方法(联合地震惯性力和约束边界)和非线性波动输入方法(联合自由场非线性动力响应和非线性人工边界),对覆盖层上土石坝进行有限元动力反应分析,考虑了覆盖层厚度、土体动力特性、地震强度及地震波频谱特性的影响效应,着重讨论了大坝的加速度反应峰值。结果表明:在覆盖层土体饱和特性的影响下,一致输入方法不能合理模拟大坝体系动力的相互作用,所获得的坝体竖向加速度反应误差显著。非线性波动输入方法理论上更为严密,其所获得的坝顶竖向加速度峰值较一致输入方法降低明显,降低率为20%～62%,且当输入地震动以高频成分为主时一致输入方法的误差较大。对于坝顶水平向加速度峰值,非线性波动输入方法较一致输入方法的降低率为5%～32%。当土体材料阻尼效应明显时一致输入方法的误差较小,当输入地震动以低频成分为主时其误差较大。一致输入方法会明显低估覆盖层上土石坝的极限抗震能力。当土石坝可能遭受竖向分量较大的近场地震时,有必要采用非线性波动输入方法评价大坝抗震性能。     

基于Opensees的桩土动力p-y曲线模型研究

桩土动力p-y曲线法在岩土工程中已得到广泛应用。通过Opensees软件中内嵌的Pysimple1材料模型,利用p-y单元建立了土-单桩-承台相互作用简化模型。分析在砂土和黏土p-y单元中的桩身和桩头承台动力响应特点,同时对不同自由场土体长度下桩身和桩头承台动力响应进行了分析。结果表明,砂土p-y单元的桩头承台加速度峰值大于黏土单元,位移峰值小于黏土单元,桩身的剪力、弯矩都比黏土要大。自由场土体长度越短,承台的位移和加速度就越大,当自由场土体长度达到300 m时基本满足计算精度要求。     

在共振柱仪上研究接触面的动力变形特性

本文通过理论分析及在共振柱仪上粗糙与光滑接触面的对比试验，证实了至少在土的剪应变小于１０＾－３的条件下，土体在粗糙或光滑接触面上都不会发生相对滑移。同时指出了接触面会使与其相邻的一薄层土的动剪模量增大。本文结果对于在相互作用分析中，更合理地处理接触面具有重要意义。     

土与结构材料接触面性能研究综述

本文从接触面试验仪器与方法、接触面静动力性能、接触面应力位移关系、接触面单元等几方面,对土与结构材料接触面性能的研究进行了综述,进而提出对接触面研究的一些看法,并介绍了作者的最新研究成果。     

基于PIV技术的冲刷条件下桩-土水平变形机制

桩基通常深埋地下,岩土体内桩-土水平变形难以通过现场试验观测。为研究水平荷载作用下桩-土变形机制,考虑桩身抗弯刚度、土体密实度和冲刷坑尺寸等因素,基于粒子图像测速(PIV)技术在砂土中开展了一系列单桩水平加载模型试验,获得了桩侧土体位移、应变分布发展规律,并讨论了柔性桩和刚性桩的水平桩-土相互作用模式,及局部冲刷对水平桩-土相互作用的影响。结果表明：(1)水平荷载作用下桩侧土体的位移和剪应变均是沿着水平和深度方向逐渐发展变化,因此现有桩基水平受荷分析的应变楔模型中整个应变楔内土体应变均匀发展的假定需要修正;(2)桩身水平位移第一零点以上的桩前土体被动受压区和桩后土体主动施压区是主要的桩-土相互作用区,但对于刚性短桩第一零点以下的桩-土相互作用不可忽略;(3)桩侧冲刷坑底部以上冲刷土层对降低桩-土变形仍可起到一定的作用。     

穿黄隧道土-衬砌结构相互作用初步研究

对于南水北调穿黄工程地下隧道土-结构相互作用问题,采用有限元数值分析方法和离心模型试验进行了研究,得到在不同工况下作用于隧道上的土压力分布和衬砌的应力分布.简要介绍了数值分析和试验研究的基本情况和初步研究结果.     

p-y曲线法在海上风电基础桩土作用计算中的适用性研究

p-y曲线能够反映桩土非线性特征,是API,DNV等规范推荐的一类桩-土相互作用分析方法,其计算公式是根据现场试桩数据归纳所得,但多为3 m直径以内的试桩,对于直径4~6 m甚至更大的海上风电单桩基础结构而言,p-y曲线法的适用性值得商榷。然而,直接针对这类大直径单桩进行现场试验来获取p-y曲线并对规范推荐公式进行验证或修正难度较大,为此,采用数值仿真技术,通过有限元模拟,对p-y曲线法的适用性进行了计算和分析。结果表明,规范给出的p-y曲线用于海上风电大直径钢管桩桩-土仿真分析误差较大。     

大坝-地基动力相互作用研究中的几个问题

随着水利工程发展的需要,大坝-地基动力相互作用问题越来越受到关注。在查阅大量的文献资料的基础上,提出了目前大坝-地基动力相互作用研究中所面临的几个主要问题,对水利工程、地震工程相关领域的深入研究和工程实践具有重要的指导意义。     

滑坡体水岩作用机制与变形机理研究

水岩作用对滑坡形成与发展具有非常重要的影响。从水岩作用的材料力学效应、水力学效应、化学效应及地震效应4个方面对某滑坡体的水岩作用机制进行了分析,其中前3种作用机制对滑坡体的变形演化与复活关系最为密切。在此基础上,对滑坡体变形机理进行了综合分析。分析认为,滑坡发育的基本条件有软硬相间的有利地层结构、地质构造条件等;滑坡发育的诱发因素有降雨、水库蓄水及人类活动等。     

剪力墙结构与地基相互作用的动力响应分析

运用有限元软件ANSYS,分析剪力墙结构与地基相互作用体系在地震荷载作用下剪力墙的位移响应和应力响应,得出一些结论,为结构与地基动力相互作用的进一步研究奠定了基础.     

饱和软粘土动力固结机理及实用工艺研究

传统的强夯法加固地基的顺序是由深部到浅部,动力排水固结法加固饱和软土地基的顺序是由浅部向深部,逐渐增大能量,逐层向下加固,而且动力排水固结法加固上层填土是直接的,而加固下层饱和软粘土是间接的.通过对动力排水固结法加固饱和软基的施工工艺的探讨,认识到确定饱和冲击能量、最佳冲击击数、合理的冲击遍数以及两遍夯击的间隔时间,可以有效避免冲击能量的浪费,杜绝实际工程中常见的"橡皮土"现象的产生.为优化施工设计和现场指导施工提供了技术支持.     

黄土动力特性研究回顾与探讨

总结了黄土动力特性研究成果 ,提出了今后该领域的研究方向 ,供同行参考。     

重力坝─库水─地基动力相互作用对坝体的影响

用动力有限元方法研究了在刚性地基、弹性地基，空库、满库情况下三峡重力坝动力特性及地震动力反应。结果表明，考虑坝－库水－地基相互作用，坝体自振频率降低了３２％，坝体地震动应力大小及分布均发生了明显变化。因此，正确的确定重力坝的地震反应，必须考虑坝－库水－地基的相互作用     

动载作用下土工格栅加筋土计算模型的研究

本文在前人工作的基础上提出了在动力荷载作用下土工格栅与土相互作用的有限元分析模型，该模型采用非线性弹簧-阻尼延迟器-质量块系统模拟土工格栅纵肋、横肋与土动力相互作用，采用集中刚度法形成总刚，可用来研究加筋土在动载作用下的变形特性。非线性弹簧的刚度、阻尼延迟器的阻尼比可以通过振动台试验获得。基于该模型编制了加筋土的动力有限元分析程序，有限元分析结果与实测值一致，表明了计算模型和分析程序的正确性。