土體—結(jié)構(gòu)相互作用體系的震陷和消能減震分析.pdf

1、基于土體-結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用下的震陷分析,就目前的研究來(lái)說(shuō),還有很多的工作要做。無(wú)論理論研究、計(jì)算分析及試驗(yàn)研究等,還須在各方面繼續(xù)深入開(kāi)展。而在考慮土體-結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用基礎(chǔ)上,考察其對(duì)于消能減震結(jié)構(gòu)的影響,則無(wú)論是理論研究,還是實(shí)際工程應(yīng)用方面來(lái)說(shuō),也都還很有必要。
　　 本文主要開(kāi)展了如下幾方面的研究工作:
　　 介紹了三組土體-結(jié)構(gòu)相互作用模型試驗(yàn),包括均勻土-樁基-單柱結(jié)構(gòu)相互作用體系振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)、分層土-樁基

2、-框架結(jié)構(gòu)相互作用體系振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)、加厚加硬土層的分層土-樁基-框架結(jié)構(gòu)相互作用體系振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)。主要包括試驗(yàn)裝置、試驗(yàn)?zāi)Ｐ?、試?yàn)過(guò)程及主要試驗(yàn)現(xiàn)象以及主要試驗(yàn)結(jié)果和規(guī)律等,為下文針對(duì)結(jié)構(gòu)-地基相互作用體系的震陷模擬進(jìn)行了計(jì)算建模和計(jì)算分析提供必要的參數(shù),并為計(jì)算模型和計(jì)算方法的合理性提供驗(yàn)證依據(jù)。
　　 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(xué)性能是非線性的。計(jì)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(dá)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(chǔ)上,進(jìn)一步探索了利用單樁試驗(yàn)的Q-S曲線進(jìn)行土力學(xué)參數(shù)反分析的嘗試。
　　 以土體-樁基-結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)為基礎(chǔ),結(jié)合通用有限元軟件ANSYS,對(duì)結(jié)構(gòu)-地基動(dòng)力相互作用體系進(jìn)行有限元計(jì)算建模的一些問(wèn)題作了研究,主要包括柔性土容器的模擬、土體動(dòng)力本構(gòu)模型的選用、土體與結(jié)構(gòu)交界面上的狀態(tài)非線

4、性模擬、網(wǎng)格劃分、結(jié)構(gòu)中鋼筋的處理以及對(duì)稱性的應(yīng)用等。這部分內(nèi)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(chǔ)上,本文專門針對(duì)土體-樁基-結(jié)構(gòu)相互作用體系振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)進(jìn)行震陷分析。震陷計(jì)算主要利用了面-面接觸單元,考慮土體與結(jié)構(gòu)交界面的狀態(tài)非線性。計(jì)算得到的震陷結(jié)論與實(shí)際試驗(yàn)中的現(xiàn)象基本吻合,并揭示出了地震作用下結(jié)構(gòu)震陷的一些發(fā)展規(guī)律。
　　 最后,在考慮結(jié)構(gòu)-地基動(dòng)力相互作用的基礎(chǔ)上,又對(duì)消能減震結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行了

5、研究,并結(jié)合實(shí)際工程模型進(jìn)行了分析對(duì)比。就結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)注的各項(xiàng)指標(biāo),詳細(xì)考察了土體-結(jié)構(gòu)相互作用對(duì)于結(jié)構(gòu)體系的影響。計(jì)算的過(guò)程涵蓋了設(shè)計(jì)小震與大震。
　　 研究分析表明,考慮土體-結(jié)構(gòu)相互作用對(duì)于消能減震結(jié)構(gòu)體系的動(dòng)力特性具有明顯的影響。在考慮土體-結(jié)構(gòu)相互作用后,消能框架體系樓層地震位移反應(yīng)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(duì)于消能框架體系的樓層速度而言,在考慮土體-結(jié)構(gòu)相互作用之后,樓層速度的總體減