高层建筑上部结构桩-土共同作用下随机地震响应分析

本文对高层建筑上部结构在桩—土共同作用下的地震响应进行了研究。利用Bouc—Wen滞回模型构造了便于数值分析的上部结构在共同作用下的复合运动方程，并给出了系统状态变量的响应表达式。算例分析结果表明：在桩—土共同作用下，上部结构将有效地减少地震作用，它随着地基土的软弱程度的增加反映出更加明显。     

桩—土—结构相互作用体系承台水平地震响应分析

本文基于结构的原理，运用矩阵传递法，分析了在桩尖垂直入射剪切波下，桩－土－结构相互作用体系桩基承台的动力响应。作为例子分析了桩基及土层性质改变对承台动力响应的影响。     

荷载转移法和土-结构相互作用分析

本文提出三单元式模型,讨论了荷载转移法的收敛性。对于几乎不能承受拉应力的材料,若发生单纯的拉伸破坏,该方法是无条件收敛的。然而一般地讲,对于静力问题,荷载转移法的收敛取决于加荷等级和计算精度。对于动力问题,取决于时间步长△t和计算精度;只要△t取得足够小,收敛就相当迅速。当分析软—硬—软状态时,本文修正了荷载转移法,以加快敛速度。最后,文中还给出了用荷载转移法作土—结构相互作用非线性分析时土单元和节理单元的不平衡应力张量表达式。     

桩—土—结构共同作用设计理论研究

从计算模型和控制理论两方面详细分析了桩—土—结构共同作用设计理论的发展及研究现状,指出了目前在设计中存在的不合理及有待改进的问题。提出了以控制差异沉降为目的、引入桩土接触单元同时考虑土体固结和上部结构刚度的计算思路。     

桩土共同作用对抗震计算的影响

通过不同程度的考虑桩土共同作用来验算桩土共同作用在桥梁抗震计算过程中的影响,通过模型计算和数据分析,正确认识和判断桩土共同作用的影响,获取相对准确的抗震计算模型。     

双层地基中瑞利波引起的桩土竖向共同作用

利用文克尔地基模型,考虑桩底支承条件,研究了双层地基在瑞利波作用下桩土竖向共同作用,探讨了下卧层剪切波速、频率、桩土模量比及桩底支承条件对桩竖向位移和应力的影响,成果对桩基工程抗震设计有指导意义。     

桩土物理模型及结构—桩—土相互作用

本文将工程中常用的密集打桩土体模拟为正交各向异性弹性体。建立了刚性基础-桩-土这一空间相互作用系统的模型。根据圆柱体柱坐标的极点条件。分别选取了两组位移函数来表征桩基和土的位移,并用子区间法分析了结构-桩-土系统的相互作用地震反应。     

水平—轴向荷载联合作用下灌注桩设计方法的研究

本文导出了考虑桩身侧阻作用时，水平荷载，轴向荷载，桩顶弯矩共同作用下灌注桩桩身内力和位移的解。在此基础上，研究了上述荷载共同作用下灌注桩的设计方法。     

分层土中单桩和群桩的水平动力阻抗计算

采用文克尔地基梁模型,在各分层土中建立单桩水平振动微分方程,利用各分层土之间桩的连续性条件和桩顶、桩底边界条件,求解单桩振动方程。结合单桩动力阻抗和相互作用因子求解群桩水平动力阻抗。根据能量守恒原则,利用桩的水平静载变形曲线求取分层土等效为均匀土层的参数,提出将分层土等效化为均匀土近似计算单桩和群桩水平动力阻抗的方法,通过算例分析,得到一些有意义的结论。     

输电塔—导线耦联体系桩土动力相互作用地震反应分析

本文提出了纵向地震作用下高压输电塔－导线耦联体系土体－桩－结构相互作用分析的力学模，推导了运动方程，编制了计算程序，并对某一具体的输电塔进行计算，按考虑与不考虑相互作用的两种情况进行对比分析。     

竖向地震作用下结构—群桩—土相互作用

本文基于桩—土—桩动力相互作用原理,将群桩的动力问题化为群桩中每两根桩的动力问题,使分析得到简化。在群桩阻抗函数的推导中引入了桩周软化土域,以近似考虑桩周土的非线性影响。推导针对端承桩及摩擦桩两种情形。编制了专用计算程序VRSPS,进行了参数影响计算及工程实例计算。     

双排桩基坑支护结构桩间土流失问题分析

结合天津软土地区一有代表性工程,在现有计算模型的基础上,提出了针对采用双排桩基坑支护结构存在部分前排桩桩问土流失,容易造成前后排桩中间的水泥搅拌桩止水帷幕变形及开裂情况下的平面杆系有限元分析模型,得出一些可供实际工程参考的注意事项。     

任意形式荷载作用下饱和土中桩的扭转振动特性研究

基于Biot提出的饱水多孔介质的波动方程,研究了均质各向同性饱和土中弹性支承桩的耦合扭转振动问题。通过采用拉普拉斯变换及分离变量法求得土体扭转振动位移形式解。利用桩土系统衔接条件和边界条件,进而得到了桩顶转角响应的拉普拉斯变换域解。进一步采用拉普拉斯逆变换技术,得到了任意形式激振荷载作用下桩顶转角时域响应的数值解。最后,研究了骤加荷载和三角形荷载作用下主要参数对桩顶转角时域响应的影响。     

动力荷载作用下水-桩-土相互作用简化分析研究EI北大核心CSCD

针对近海结构单桩基础在动力荷载作用下发生复杂的水-桩-土相互作用问题,建立了三维水-桩-土全耦合动力有限元分析模型。土体、桩和水体分别采用实体单元和声学单元模拟,土体截断边界采用滚轴边界条件、水体截断边界采用无反射吸收边界条件,并确定了合理的截断边界位置;以全耦合分析模型计算结果为参考解,系统研究了四种动荷载作用下水-桩不耦合(两者界面自由)和水-土不耦合(两者界面自由)对桩体和海床表面位移和动水压力响应的影响,揭示了不同水深和桩体半径变化下不考虑两种相互作用的影响规律。     

钢梁—钢筋混凝土桩节点在低周反复荷载作用下受力性能的试验研究

近年来，随着我国高层建筑的飞速发展，建筑结构弛呈出百花齐放的局面。作为百花当中的一枝，钢－砼组合结构体系在建筑结构和道桥结构中被大量使用。对于钢梁－砼板的受力性能研究，国内外已进行了很多并已见请诸于规范。     

桩—土体系运动相互作用参数分析

本文采用连续介质力学方法对桩－土运动相互作用进行了研究，主要研究运动相互作用对基础输入运动的影响，首先建立连续介质力学模型，从波动理论出发，求解满足边界条件的波动方程，获得桩周土的位移和应力表达式，进而求得桩周土反力与桩的动位移间的相互关系，并对桩的阻抗系数与桩身刚度对桩头加速度响应的影响进行了研究。结果表明，运动相互作用引起的基础输入运动小于自由场的控制运动。     

基于T-P模型的桩-桩水平振动相互作用研究

为精确揭示桩-土动力相互作用,弥补动力Winkler地基-Bernoulli-Euler梁模型(E-W模型)在桩-桩水平振动分析中的不足。考虑土体剪切效应和桩身剪切变形,建立Pasternak-Timoshenko模型(T-P模型)模拟桩-土动力相互作用,推导水平动力和竖向荷载共同作用下的主动桩水平振动解析解。在此基础上,根据桩-桩动力相互作用原理,建立被动桩水平振动控制方程,运用传递矩阵法考虑土体分层特性,利用初参数法计算桩-桩动力相互作用因子;与已有文献进行对比,验证计算结果的正确性。通过参数分析表明：土体剪切效应对水平动力相互作用因子有增强效果;在给定桩土参数的情况下,主动桩和被动桩存在“有效桩长”(Ld=10d～15d);当桩身长径比在L/d=5～10范围内时,不宜忽略桩身剪切变形对动力相互作用因子的影响;竖向荷载对水平-摇摆耦合作用因子的影响最为显著。     

考虑桩周饱和土扰动效应的楔形桩水平振动阻抗

为了计算考虑桩周土扰动效应下的楔形桩水平振动阻抗,将薄层饱和土径向离散,利用Biot波动理论建立饱和土的复刚度传递多圈层水平振动平面应变模型,计算径向非均质的桩周土对桩身的水平动反力;将楔形桩轴向离散,基于Timoshenko梁理论建立考虑桩身剪切振动效应的横向振动微分方程,利用传递矩阵法推导桩顶水平振动阻抗的半解析解。对考虑饱和土扰动效应下楔形桩水平振动阻抗的影响因素进行了参数化分析,研究表明：在低频激振下增大楔形角能提高桩顶的水平阻抗,且随着振动频率的提高,增大楔形角会增强阻抗的频率依赖性;在低频激振下桩周土弱化会降低楔形桩的水平阻抗,且随着振动频率的提高,弱化效应会提高阻抗的共振幅值;对于如砂砾、粗砂、细砂等渗透系数较大的饱和土应考虑土体中流体惯性效应对楔形水平振动阻抗的影响;对于桩身长径比小且高频振动的楔形桩,有必要采用可以考虑桩身转动惯量及剪切效应的Timoshenko梁模型描述桩身水平振动。     

考虑膨胀土地基膨胀率和刚度沿深度变化的桩-土共同作用解析解

膨胀土地基中,土的膨胀率和刚度沿深度变化明显：较深位置的膨胀土应力水平较高,一方面遇水的膨胀率较小,另一方面土的刚度较大。该文基于桩-土相互作用机理,利用荷载传递法推导了考虑膨胀土沿深度膨胀率减小、刚度增加的单桩理论求解方程,并得到了级数形式的解析解。理论解与现场和模型试验数据符合较好,尤其是轴力沿桩身发展的模式。之后该文在膨胀土层的平均膨胀率和平均模量不变的前提下,分析了不同膨胀位移分布模式和刚度分布模式对桩受力和变形的影响,发现若按传统的土沿深度膨胀率和刚度为常值计算,将过高地估计单桩的轴力和位移。利用此解析解还讨论了膨胀土中桩的临界压重。     

SH波作用下液化土中桩-土-上部结构的动力相互作用

以桩-土相互作用的Winkler模型为基础,将桩等效为Timoshenko梁,上部结构等效为刚性质量块,研究了桩基底土体承受垂直入射简谐SH波作用的液化土层中桩-土-上部结构系统的动力特性。考虑土体的自由场位移以及上部结构质量、转动惯量和桩轴向压力的二阶效应,建立了液化土层中单桩-土-刚性上部结构系统的边值问题,并利用分离变量法得到桩变形的解析解。在验证理论模型和解析解合理性和有效性的基础上,分析了几何和物理参数等对桩头位移放大因子和动力放大因子的影响,研究结果表明:单桩-土-上部刚性结构系统存在明显的共振现象,且土体自由场位移对桩头位移放大因子影响显著。随着土体液化程度的发展,单桩-土-刚性上部结构系统基频、桩头动力放大因子和桩失稳临界荷载逐渐减小。