土體—結構相互作用體系的震陷和消能減震分析.pdf

1、基于土體-結構動力相互作用下的震陷分析,就目前的研究來說,還有很多的工作要做。無論理論研究、計算分析及試驗研究等,還須在各方面繼續(xù)深入開展。而在考慮土體-結構動力相互作用基礎上,考察其對于消能減震結構的影響,則無論是理論研究,還是實際工程應用方面來說,也都還很有必要。
　　 本文主要開展了如下幾方面的研究工作:
　　 介紹了三組土體-結構相互作用模型試驗,包括均勻土-樁基-單柱結構相互作用體系振動臺模型試驗、分層土-樁基

2、-框架結構相互作用體系振動臺模型試驗、加厚加硬土層的分層土-樁基-框架結構相互作用體系振動臺模型試驗。主要包括試驗裝置、試驗模型、試驗過程及主要試驗現象以及主要試驗結果和規(guī)律等,為下文針對結構-地基相互作用體系的震陷模擬進行了計算建模和計算分析提供必要的參數,并為計算模型和計算方法的合理性提供驗證依據。
　　 探討了單樁在豎向荷載作用下,發(fā)生沉降的非線性性能。假定樁-土接觸面和樁底土的力學性能是非線性的。計算表明,接觸單元可以很

3、好地模擬單樁Q-S曲線的非線性,并可以很好地表達土體的分層特性,使得在土體的彈性假定下,完成了單樁Q-S曲線的非線性分析。在此基礎上,進一步探索了利用單樁試驗的Q-S曲線進行土力學參數反分析的嘗試。
　　 以土體-樁基-結構動力相互作用振動臺模型試驗為基礎,結合通用有限元軟件ANSYS,對結構-地基動力相互作用體系進行有限元計算建模的一些問題作了研究,主要包括柔性土容器的模擬、土體動力本構模型的選用、土體與結構交界面上的狀態(tài)非線

4、性模擬、網格劃分、結構中鋼筋的處理以及對稱性的應用等。這部分內容主要參考了創(chuàng)新研究群體中李培振、陳波等已完成的研究工作。在此基礎上,本文專門針對土體-樁基-結構相互作用體系振動臺試驗進行震陷分析。震陷計算主要利用了面-面接觸單元,考慮土體與結構交界面的狀態(tài)非線性。計算得到的震陷結論與實際試驗中的現象基本吻合,并揭示出了地震作用下結構震陷的一些發(fā)展規(guī)律。
　　 最后,在考慮結構-地基動力相互作用的基礎上,又對消能減震結構體系進行了

5、研究,并結合實際工程模型進行了分析對比。就結構設計關注的各項指標,詳細考察了土體-結構相互作用對于結構體系的影響。計算的過程涵蓋了設計小震與大震。
　　 研究分析表明,考慮土體-結構相互作用對于消能減震結構體系的動力特性具有明顯的影響。在考慮土體-結構相互作用后,消能框架體系樓層地震位移反應的總體減震效果變差,各樓層之間的層間位移減震效果的差異增大。而對于消能框架體系的樓層速度而言,在考慮土體-結構相互作用之后,樓層速度的總體減