土—桩基—结构动力相互作用体系的模拟及分析

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该文主要开展了如下几方面的研究工作:介绍了均匀土-桩基-单柱结构相互作用体系振动台模型试验及分层土-桩基-框架结构相互作用体系振动台模型试验的主要情况,包括试验装置、试验模型、模型的材料性能参数、试验的量测、试验加载制度、试验过程及主要试验现象以及主要试验结果和规律等,为下文针对结构-地基相互作用体系振动台模型试验进行计算建模和计算分析提供必要的参数,并为计算模型和计算方法的合理性提供验证依据.以土-桩基-结构动力相互作用振动台试验为基础,结合通用有限元软件ANSYS,对结构-地基动力相互作用体系进行有限元计算建模的一些问题作了研究,主要包括柔性土容器的模拟、土体动力本构模型的选用、土体与结构交界面上的状态非线性模拟、网格划分、结构中钢筋的处理以及对称性的应用等.按照该文的建模原则和计算方法,对土-桩基-结构相互作用体系振动台试验进行三维有限元计算分析,计算中土体采用等效线性模型,利用面-面接触单元考虑土体与结构交界面的状态非线性.计算得到的加速度时程与试验结果吻合较好,表明所采用的计算模型和计算方法是合理可行的.通过计算分析表明,在进行结构-地基动力相互作用问题的计算分析时,忽略土体的材料非线性是不合适的;考虑接触后对上部结构的地震反应有一些影响,对土体基本没有影响.从计算分析和试验相结合的角度探讨考虑结构-地基动力相互作用时体系地震反应的有关规律,主要从体系的加速度反应、桩身应变和桩土接触压力以及桩土间滑移、相互作用对基底地震动的影响、软土地基的滤波隔震、竖向地震激励的影响和相互作用对结构动力反应的影响等方面进行了分析,对规律性结果进行了归纳,发现计算与试验得出的规律基本一致.
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