結(jié)構(gòu)-樁-水平成層地基系統(tǒng)動(dòng)力相互作用分析方法研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代工程建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，樁基礎(chǔ)在高層結(jié)構(gòu)、港口、核電結(jié)構(gòu)等建筑物中廣泛應(yīng)用。樁基礎(chǔ)的動(dòng)力剛度對(duì)這些結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)有很大影響，因此在地震動(dòng)力分析中需要考慮樁-土-結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用。本文針對(duì)層狀地基自由場(chǎng)響應(yīng)和樁基礎(chǔ)阻抗函數(shù)進(jìn)行了研究:
　　(1)對(duì)于平面體波垂直入射的情形，基于一維波動(dòng)方程理論解，利用波動(dòng)在不同分層之間的傳播關(guān)系，在時(shí)域內(nèi)利用逐步遞推方法構(gòu)造出界面處的上行波和下行波，進(jìn)而求得土層中任意點(diǎn)處的運(yùn)動(dòng)。針對(duì)地震波垂直入

2、射的粘彈性地基模型，利用三角級(jí)數(shù)變換將地震波分解為一系列簡(jiǎn)諧波動(dòng)的疊加，運(yùn)用逐步遞推方法求解出在簡(jiǎn)諧波作用下土層各離散點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，最后將所有簡(jiǎn)諧波動(dòng)作用下的運(yùn)動(dòng)疊加，從而求得在地震波作用下粘彈性地基中任意點(diǎn)處的運(yùn)動(dòng)。利用上述方法求解出的自由場(chǎng)響應(yīng)，運(yùn)用直接法在有限域內(nèi)施加粘彈邊界也可求解自由場(chǎng)響應(yīng)。數(shù)值算例驗(yàn)證了方法的有效性和適用性。
　　(2)針對(duì)成層地基中樁基礎(chǔ)的阻抗函數(shù)，利用子結(jié)構(gòu)法將成層地基中樁基礎(chǔ)阻抗函數(shù)的求解分解為成層地

3、基半空間、樁基礎(chǔ)和開挖土體三部分阻抗函數(shù)的疊加，分別利用混合數(shù)值算法和有限元法求解，求解方法高效精確。數(shù)值算例驗(yàn)證了方法的準(zhǔn)確性。
　　(3)針對(duì)大規(guī)模的群樁系統(tǒng)，結(jié)合粘彈性人工邊界條件運(yùn)用有限元法，按阻抗函數(shù)定義在ANSYS中運(yùn)用諧分析完成對(duì)樁基礎(chǔ)阻抗函數(shù)的求解。方法可以較為全面地考慮地基中存在各種不均勻特性，如孔洞、夾層、非水平成層等情況。
　　(4)運(yùn)用文中的方法就樁長(zhǎng)徑比、承臺(tái)的約束條件、土層的模量對(duì)樁-土動(dòng)力相互作