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当地震发生时,土-结构动力相互作用(SSI)是客观存在的,并且结构承受的地震荷载是由土与结构之间的接触作用传递的,土体和结构接触面在地震作用下可能会出现滑移、开裂等不连续变形现象,所以接触面特殊的力学行为对土体与结构的受力变形有着重要的影响。以往大量的研究者在考虑SSI问题时,或是简化成二维模型,或是不考虑接触效应,尤其是三维状态下,大多数考虑桩-土-结构动力相互作用影响的模拟都对接触部分做了相应的简化处理,这必然对桩和上部结构的动力反应带来一定的影响。本文在研究SSI问题和土-结构接触面本构模型理论的基础上,综合考虑桩-土-上部结构耦合体系的动力相互作用,根据接触条件的不同,进行水平地震作用下三维地震反应分析,得到一些规律性的认识,为更准确的反应桩基础和上部结构在水平地震作用下的三维地震反应规律提供参考。具体内容如下:(1)基于Perzyna的黏塑性理论和Clough-Duncan双曲线关系式的土-结构接触面弹黏塑本构模型,通过在ABAQUS子程序FRIC中进行二次开发,实现了接触面弹黏塑性本构模型在软件中的应用。并且,通过算例可以验证子程序能较好的模拟接触面的力学特性。(2)建立桩-土-上部结构三维有限元数值分析模型,分三种不同工况对结构进行模态分析,分别是不考虑土-结构相互作用(桩-土界面绑定约束)、考虑土-结构相互作用(桩-土界面库伦摩擦)和考虑土-结构相互作用(桩-土界面采用弹黏塑性本构模型),得到结论:考虑土-结构相互作用后结构的基本频率降低,自振周期延长,结构变柔;考虑相互作用与不考虑相互作用,以及接触部分的模拟方法,对低阶振型特征影响不明显,但是会影响高阶振型特征。(3)按模拟时接触处理类型的不同划分三种工况,分别模拟了绑定约束(Tie)、硬接触库伦摩擦接触(HC)和弹黏塑性接触(HEP)计算条件下的结构体系地震响应,通过分析三种工况下的土体位移响应和桩沿深度的峰值位移、剪力、弯矩,以及上部结构的层间位移角、各层框架柱的峰值弯矩、剪力等结果,得出结论:在小震作用下,接触面模型的选择对结构的动力响应影响比较小,大震作用下影响比较大;弹黏塑性接触比绑定接触约束模拟得到的结构的位移、弯矩和剪力响应有不同程度的增大,对上部结构响应影响更加明显;在上部结构内力比较大的位置,接触效应表达的更明显;HEP的加速度和位移时程曲线比HC和Tie约束工况下的时程曲线的波动变化更丰富,更接近真实的地震响应,模拟效果更好。