不同频率正弦波输入下群桩动力响应规律研究

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桩基广泛应于各种建筑物中,目前学术界对于直桩动力响应等研究较为深入,而对于斜桩的动力特性,桩土作用机理的研究还处于初级阶段。同时对于直斜群桩性能方面的对比研究很有必要,有利于在实际工程中选用最优的桩型来抵御或者削弱不良地质作用。基于此问题,本课题尝试利用电磁式振动台试验和Open Sees有限元软件研究斜桩下的桩-土的动力响应特,进一步研究不同频率地震波对于桩基的影响,分析结果可为实际工程应用提供参考。本文主要分为振动台试验变频波输入下直斜群桩桩身弯矩分布规律研究、变频波输入下数值模拟结果与试验结果动力响应对比分析两个大的部分,得出以下结论:(1)对于变频波输入下直斜群桩桩身弯矩分布规律研究,通过绘制不同频率输入下a桩与b桩截面弯矩包络图的方式,找出桩身最不利位置以及不同频率输入对于桩身弯矩的影响,发现非液化砂土较之于可液化砂土弯矩更小,且桩身弯矩都随着输入的正弦波频率增加而增大;直群桩工况表现为桩底和桩顶弯矩较大,桩身弯矩较小;而斜群桩工况桩顶弯矩较为突出,桩底相较于桩顶来说弯矩较小;同时,直群桩工况弯矩远远大于斜群桩工况弯矩。(2)将振动台试验所得数据与使用Open Sees有限元软件模拟所得数据进行动力响应对比分析,发现使用Open Sees模拟与振动台试验结果相符,验证了本次模拟的准确性。验证模型的适用可靠后利用该模型进行多角度分析,将频率提高到7Hz,完成振动台试验未实现的工况计算,得到桩基动力响应规律性的认识:随着输入正弦波的频率的增大,直群桩工况和斜群桩工况承台放大倍数均表现出增长的趋势,并且直群桩工况承台的放大倍数大于斜群桩放大倍数;对于正弦波输入下可液化砂土的直群桩与斜群桩工况中,振动过程中土样的液化速度与输入正弦波频率成正相关。
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