框剪结构-条形基础-岩质边坡地基共同作用下的静动力分析

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在我国山区的现代化城市建设中,受当地地形限制,大量的建筑物需要建设在边坡地基上。岩质边坡地基-上部结构-基础的共同作用研究成为岩土工程实践中所面临的一个具有实践意义的重要课题。常规设计中,将上部结构看成是柱底固定约束的形式,并且独立进行分析,不考虑上部结构、基础和边坡地基的共同作用,这样与实际的受力和变形存在较大的出入,这样容易导致设计出来的结构不安全或者不经济。本文归纳了一些国内外在上部结构与基础、地基共同作用分析方面的研究方法和成果,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,对岩质边坡地基与上部结构及地基的相互作用动力方面进行了进一步的探讨,所做的主要工作和相关结论如下:①论文研究了上部框架剪力墙结构、条形基础与岩石边坡的共同作用的机理和各部分的有限元理论。主要分析了边坡的基本模型及边坡单元的模拟并阐述了岩质边坡有限元原理及动力模型。②论文研究了上部框架剪力墙结构的有限元模型动力分析方法,主要是从上部框架剪力墙结构的动力分析模型建立及假定、自振特性求解、正交条件和地震响应求解。基础部分介绍了条形基础的理论假设和内力计算。动力分析中引入了弹簧单元用来模拟岩质边坡的粘弹性边界。③静力情况时,通过对不同岩体下上部框架剪力墙结构、条形基础和岩质边坡地基的共同作用中基础沉降的对比分析,得到一些数值模拟结论。岩体强度越高,基础的沉降越均匀,沉降差越小。岩体强度越高,基础的变形越小。通过有限元数值模拟上部建筑层数的差异对比基础的竖向位移分析,得到一些对实际工程有借鉴意义的结论:一般上部层数越多,基础受力是越大的,基础的不均匀沉降随着层数的增加而加剧。④动力情况下通过对上部框架剪力墙的刚性约束与上部框架剪力墙、条形基础和岩质边坡的共同作用下顶层侧向位移对比分析二者的区别,说明了传统设计方法的不足之处。接着进行了自振周期的求解,判断结构的层间位移角,为接下来的时程分析进行了准备。⑤对不同边坡岩体、建筑坡距及建筑层数的情况进行了上部框剪结构-条形基础-岩质边坡地基进行了共同作用动力分析,得出了一些可供相关工程实践参考的结论。其中,不同岩体情况下的动力共同作用分析表明,岩体强度越高,相应的上部结构顶层的侧移和边坡的施加地震作用方向的位移要显著减小。不同边坡坡距的情况下,上部结构离边坡越近,地震作用在边坡处产生的位移和应力就越大。不同建筑层数情况下,地震作用对边坡水平方向的位移和应力有较大的影响。建筑层数越多,地震作用引起边坡的水平位移和应力就越大,这对边坡的稳定是起决定性作用的。
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