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动水及桩-土-结构相互作用对跨江大桥稳定性的地震影响分析

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岩石力学与工程学报 2006年第z1期25卷 2713-2718页

作者：冯玉涛戎进章曹芳国详明于志军重庆交通大学土木建筑学院重庆400074 北京城建集团第四建设工程有限责任公司北京100101

为了得到更为符合实际情况的跨江大桥动力稳定性的地震反应分析,在桥梁抗震研究中必须综合考虑动水及桩–土–结构的相互作用。基于此,根据Poisson方程,利用Trefftz函数和微波理论建立求解地震中桥墩表面动水压力的计算方程;由线性化的M... 详细信息

为了得到更为符合实际情况的跨江大桥动力稳定性的地震反应分析,在桥梁抗震研究中必须综合考虑动水及桩–土–结构的相互作用。基于此,根据Poisson方程,利用Trefftz函数和微波理论建立求解地震中桥墩表面动水压力的计算方程;由线性化的Morison公式,给出计算地震中动水能量对桩体的波浪推力方程;同时,引入改进的Penzien模型,对桩–土–结构的地震效应进行分析。采用该方法对国内某跨江大桥进行动力反应时程分析,计算结果显示,该方法简单有效,且具有较高的计算精度。

关键词：土力学动水桩-土-结构动力稳定性跨江大桥

基于Simulink的桩-土-结构相互作用反应谱分析

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世界地震工程 2012年第1期28卷 102-111页

作者：李威威刘伟庆王曙光杜东升南京工业大学土木工程学院江苏南京210009

在Simulink环境下对桩-土-结构相互作用系统进行了仿真计算分析,并利用反应谱理论研究了SSI效应对上部结构动力响应的影响。采用集中参数模型考虑桩-土对上部结构的影响,上部结构简化为单质点模型,给出了桩-土-结构系统的状态方程,根据... 详细信息

在Simulink环境下对桩-土-结构相互作用系统进行了仿真计算分析,并利用反应谱理论研究了SSI效应对上部结构动力响应的影响。采用集中参数模型考虑桩-土对上部结构的影响,上部结构简化为单质点模型,给出了桩-土-结构系统的状态方程,根据模型状态方程在Simulink环境下建立系统的仿真模型,得到了不同场地条件下SSI效应对上部结构加速度谱与位移谱的影响规律。计算结果表明:位移谱基本保持着"刚性假定桩基刚度较大时,加速度比刚性假定下的要小,而在其他情况下,加速度则比刚性假定下的要大。

关键词：桩-土-结构 SSI效应地震动速度谱位移谱

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桩-土-结构相互作用弹塑性地震反应分析

世界地震工程 2004年第3期20卷 160-165页

作者：刘立平李英民韩军重庆大学土木工程学院重庆400045

采用动力有限元时程分析方法,以多高层框架结构为对象,研究了水平地震作用下桩-土-结构相互作用时上部结构弹塑性动力特性和规律。结果表明,弹塑性分析和弹性分析引起的结果有较大的差异;考虑弹塑性相互作用后柱的剪力、轴力和弯矩在不... 详细信息

采用动力有限元时程分析方法,以多高层框架结构为对象,研究了水平地震作用下桩-土-结构相互作用时上部结构弹塑性动力特性和规律。结果表明,弹塑性分析和弹性分析引起的结果有较大的差异;考虑弹塑性相互作用后柱的剪力、轴力和弯矩在不同的楼层有放大现象,按折减方法来考虑相互作用并非总是安全的,柱的剪力、轴力、弯矩和等效应力的折减系数沿楼层变化曲线不尽相同,应引起注意。

关键词：结构动力学桩-土-结构弹塑性动力有限元地震反应有限元法

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桩-土-结构动力相互作用的分析模型与方法

世界地震工程 2002年第4期18卷 123-130页

作者：肖晓春林皋迟世春大连理工大学土木学院

针对桩-土-结构动力相互作用问题中桩的分析模型、群桩效率和整个体系的分析方法等问题总结了其发展现状,讨论了今后的发展趋势,并就有待深入研究的问题提出了作者的观点。

关键词：桩-土-结构动力相互作用群桩效率子结构法

考虑桩-土-结构动力相互作用时高层建筑风致振动的响应计算

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振动与冲击 1999年第2期18卷 10-16页

作者：陈溶薛松涛秦岭同济大学同济大学工程力学与技术系

本文推导了考虑桩土结构动力相互作用时高层建筑在脉动风荷载作用下的运动方程。然后根据国家规范提供的参数及风洞试验得到的形状系数，推导出脉动风速及风压之间的关系，求出脉动风荷载的时程。利用该荷载对某超高层建筑的动力响... 详细信息

本文推导了考虑桩土结构动力相互作用时高层建筑在脉动风荷载作用下的运动方程。然后根据国家规范提供的参数及风洞试验得到的形状系数，推导出脉动风速及风压之间的关系，求出脉动风荷载的时程。利用该荷载对某超高层建筑的动力响应进行了计算。计算结果表明：桩土结构动力相互作用对高层建筑的风致振动响应的影响是明显的，应当引起重视。

关键词：桩-土-结构动力相互作用高层建筑风致振动

考虑桩—土—结构相互作用的结构振动控制研究

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考虑桩—土—结构相互作用的结构振动控制研究

作者：方雷庆兰州交通大学

学位级别：硕士

桩-土-结构相互作用和结构振动控制技术是当前抗震研究中的热点问题。本文对结构考虑桩-土-结构相互作用条件下,探讨了采用几种不同的隔震、减震及主动控制技术后的控制效果及其地震反应的特点,研究内容如下：1.研究了桩-土-结构相互作... 详细信息

桩-土-结构相互作用和结构振动控制技术是当前抗震研究中的热点问题。本文对结构考虑桩-土-结构相互作用条件下,探讨了采用几种不同的隔震、减震及主动控制技术后的控制效果及其地震反应的特点,研究内容如下：1.研究了桩-土-结构相互作用对结构地震响应的影响。对于软弱地基上的桩基结构,在抗震设计时忽略桩基础对场地地震动的影响,其结果往往是得不到保证的。这是因为,由于桩-土-结构相互作用,地面地震动加速度反应谱较抗震规范的设计反应谱谱值可能明显增大,此时上部结构将遭遇到更强的地震作用。本文对桩-土-结构相互作用进行了系统分析,并以储罐为例,重点研究了桩-土-结构相互作用对特种结构的影响。采用储罐等效简化Haroun-Housner力学模型,在考虑到固液耦合问题以及桩土与储罐相互作用的情况下,建立了储罐考虑桩-土-相互作用的计算模型,推导了其运动方程,分析了PSSI对储罐地震响应的影响。分析结果表明：考虑PSSI,储罐晃动的地震反应几乎没有变化,而储罐的液固耦合的地震反应有明显的放大,相对与一般结构,储罐的液固耦合位移增大较明显,同时储罐基地剪力和基地弯矩有很明显的放大。2.研究了桩-土-结构相互作用对结构被动控制的影响。被动控制不需要外部能量输入,它是在原结构上某个部位附加一个子系统或是设置特殊构件,以改变结构的动力特性,从而达到减震的目的。被动控制的研究主要集中在基础隔震和耗能减震两个方面。在现实中应用较广泛的有夹层橡胶隔震装置、基底滑移隔震装置和TMD等,本文重点对考虑桩-土-结构相互作用的滑移隔震结构和TMD减震结构的地震响应进行了研究。分析结果表明：滑移隔振结构中,考虑PSSI时结构的地震响应会有所增大。但是否考虑PSSI对滑移层的位移响应影响较小。在桩基条件下,基于结构所设计的TMD都能较好的达到减小结构地震动的效果。不考虑PSSI而盲目设计的TMD不仅不能起到减小地震动的效果,有时甚至起到反作用。3.研究了桩-土-结构相互作用对结构主动控制的影响。在进行振动控制研究时,现有结构控制理论大多建立于刚性地基的假设,即忽略桩-土-结构相互作用。由于土的存在,使结构体系的振动特性发生改变,而很多主动控制和被动控制都是基于结构的振动特性设计的。这种控制模型与实际结构的差异将会降低主动控制的效果,甚至可能导致控制失败。本文在Penzien模型的基础上,建立了考虑桩-土-结构相互作用(PSSI)的计算模型,推导了其主动控制方程,分析了PSSI对结构控制的影响,以及土与结构各种主要参数对控制效果的影响。分析结果表明：考虑PSSI,结构地震响应有所加大,控制效果有所降低,最大控制力增大;在一定范围内,土的剪切波速、桩的截面惯性矩以及上部结构的基本周期对结构的主动控制有着显著的影响。4.研究了桩-土-结构相互作用对组合桩基结构主动控制的影响。在现代建筑中,很多情况下建筑结构呈相邻布置,如果将它们用适当的方法连接起来,形成组合结构,通过调节优化振动参数,则可利用结构间的相互运动来消耗和吸收振动能量,从而达到减轻结构振动的目的。本文提出了一种新的混合振动控制体系——组合桩基结构体系,推导了其考虑桩-土-结构相互作用(PSSI)的振动及控制方程,并分析了PSSI对组合桩基结构的振动控制影响,以及土与结构各种主要参数对控制效果的影响。分析结果表明：PSSI对桩基结构及联接体的位移响应影响较小,对加速度响应影响较大;桩周土的等效剪切波速、桩长以及桩基结构上部质量等在一定范围内对结构的主动控制有着显著的影响。

关键词：桩-土-结构相互作用 Penzien模型振动控制时程分析

高层建筑考虑桩—土—结构相互作用的近场地震响应分析

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高层建筑考虑桩—土—结构相互作用的近场地震响应分析

作者：莫小明华中科技大学

学位级别：硕士

地震是最常见的自然灾害之一,严重危害着人们的生命财产安全,传统的抗震设计都是基于刚性地基的假设,然而在实际中,由于上部结构的反馈作用,地基会发生变形,致使上部结构的动力特性改变,所以对高层建筑,特别是桩基础的高层建筑,抗震设... 详细信息

地震是最常见的自然灾害之一,严重危害着人们的生命财产安全,传统的抗震设计都是基于刚性地基的假设,然而在实际中,由于上部结构的反馈作用,地基会发生变形,致使上部结构的动力特性改变,所以对高层建筑,特别是桩基础的高层建筑,抗震设计时应该考虑桩-土-结构动力相互作用的影响。相对于常规地震,近场地震的作用效应特殊,破坏力极大,目前虽然对其的研究稍有成就,但是对于高层建筑考虑桩-土-结构相互作用的近场地震响应的研究却比较缺乏。本文结合工程实例,运用ANSYS分析软件,研究近场地震作用下,结构在考虑桩-土-结构动力相互作用时的动力特性及其地震响应。本文所做的研究工作主要有以下几个方面: 1、介绍桩-土作用的本构模型及分析模型,并在此基础上建立桩-土非线性有限元结构模型,考虑桩与土的接触问题,对结构进行非线性静力分析。土体采用基于Drucker-Prager屈服准则的弹塑性本构模型。 2、建立非线性有限元桩-土模型和土弹簧桩-土模型桩,分析两种桩-土模型在桩顶施加竖向荷载和横向荷载时的工作性能,并比较二者的差别。 3、用ANSYS建立了非线性有限元实体桩和土弹簧桩的房屋结构模型,对模型进行动力特性分析,将分析得到的模态结果与不考虑桩-土-结构相互作用的模态结果进行比较,然后对三种结构模型进行近场和远场地震作用下的时程分析,比较各模型的地震响应,研究在近场地震作用下考虑桩-土-结构动力相互作用对房屋结构抗震设计的影响。对于本文研究的结构模型,按传统的刚性地基假定计算出来的地震作用进行抗震设计较为保守。

关键词：高层建筑近场地震非线性有限元法土弹簧桩-土-结构

考虑桩—土—结构动力相互作用的高墩大跨桥梁地震反应分析

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考虑桩—土—结构动力相互作用的高墩大跨桥梁地震反应分析

作者：冯玉林兰州理工大学

学位级别：硕士

桥梁工程作为交通路线上重要的枢纽,其抗震性能直接关乎人民日常生活和震后抗震救灾工作的大局,相关的抗震研究倍受重视。目前,桥梁抗震的研究工作大多未考虑桩-土-结构动力相互作用的影响,在复杂地震动作用下考虑桩-土-结构动力相互作... 详细信息

桥梁工程作为交通路线上重要的枢纽,其抗震性能直接关乎人民日常生活和震后抗震救灾工作的大局,相关的抗震研究倍受重视。目前,桥梁抗震的研究工作大多未考虑桩-土-结构动力相互作用的影响,在复杂地震动作用下考虑桩-土-结构动力相互作用的地震反应更是难以预测,尤其是高墩大跨度桥梁,准确把握其抗震性能具有重要的现实意义与工程价值。因此,本文基于有限元数值分析方法,深入研究考虑桩-土-结构动力相互作用的高墩大跨度桥梁在复杂地震动下的地震反应,具体工作如下:(1)在查阅大量国内外文献的基础上,掌握桩-土-结构动力相互作用的机理、对理论方法及研究方法做了系统的回顾与总结。(2)浅析当前强大且开源的有限元软件Open Sees的构架机理和文中所用到的相关材料与单元,以及对SHAKE91程序使用方法的介绍,为以后学者的使用起到一定参考作用。(3)基于有限元软件Open Sees建立三维桩-土不同接触方式的模型,研究不同建模方式模拟效果及优劣,建议单桩时可以采用多点接触模型,群桩时可以采用中心点接触模型。(4)利用动力p-y曲线法建立考虑桩-土-结构动力相互作用的桥梁简化模型,对其进行参数的敏感性分析以及对近场土体的非线性分析,验证了模型的合理性,可知,动力p-y曲线分析模型可以用来模拟桥梁在考虑桩-土-结构动力相互作用的地震反应。(5)基于上述两种建模方法建立高墩大跨的固接模型和考虑桩-土-结构动力相互作用模型,并对其在水平与竖向耦合地震动和仅水平地震动两种作用形式下的地震响应进行对比分析,可知,考虑桩-土-结构动力相互作用及竖向地震动是有必要的。综上所述,本文通过对考虑桩-土-结构动力相互作用的高墩大跨度桥梁在复杂地震动下的地震反应,可知,对高墩大跨桥梁进行抗震设计与研究时必须考虑桩-土-结构动力相互作用及竖向地震动。文中使用的建模、模拟、分析方法、所得结论在实际工程设计与研究中有一定的参考价值。

关键词：高墩大跨桥梁桩-土-结构 Open Sees 动力相互作用地震反应分析

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桩-土-结构相互作用地震反应分析

世界地震工程 2004年第1期20卷 90-94页

作者：曹晓岩李晓莉李立新杨杨黑龙江工程学院黑龙江哈尔滨150050 西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 黑龙江省绥化市路桥公司黑龙江绥化152001

从桩-土-结构在地震作用下的受力分析出发,考虑平面应变假设,用有限元法(FEM)建立相互作用系统的模型。文中用地震动反演法处理土层的动力放大现象,用读入刚度单元来处理不同类型单元交界处的连续问题。最后,结合实际工程进行相互作用... 详细信息

从桩-土-结构在地震作用下的受力分析出发,考虑平面应变假设,用有限元法(FEM)建立相互作用系统的模型。文中用地震动反演法处理土层的动力放大现象,用读入刚度单元来处理不同类型单元交界处的连续问题。最后,结合实际工程进行相互作用体系的地震反应计算,得出了一些有用的结论。

关键词：桩-土-结构地震作用受力分析有限元法 FEM 地震动反演法