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桩-土-结构相互作用对Y墩刚构桥的影响

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公路交通科技（应用技术版） 2012年第6期8卷 297-299页

作者：龚湘林张慎旭江苏省交通规划设计院股份有限公司江苏南京210005 北京交科公路勘察设计研究院有限公司北京100191

本文结合古马干河三桥设计实例讨论了桩-土-结构相互作用对Y墩刚构桥结构性能的影响,通过不同计算模型比较讨论了利用桩-土-结构相互作用优化Y墩刚构桥结构设计,并提出在桩-土-结构相互作用中需要进一步研究的问题。

关键词： Y墩刚构桥桩-土-结构相互作用设计优化

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考虑PSSI的桩柱式桥墩震后残余位移分析

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应用基础与工程科学学报 2022年第3期30卷 684-694页

作者：孙治国张振涛伍隋文王东升防灾科技学院土木工程学院北京101601 中国地震局建筑物破坏机理与防御重点实验室北京101601 内华达大学里诺分校土木与环境工程系美国里诺89557 河北工业大学土木与交通学院天津300401

为研究钢筋混凝土桥墩在强震下的残余变形机理,建立了考虑桩-土-结构相互作用(pile-soil-structure interaction, PSSI)的桩柱式桥墩抗震数值分析模型,考虑了桥墩、桩身以及桩-土相互作用等非线性行为.首先,基于单桩拟静力试验结果验证... 详细信息

为研究钢筋混凝土桥墩在强震下的残余变形机理,建立了考虑桩-土-结构相互作用(pile-soil-structure interaction, PSSI)的桩柱式桥墩抗震数值分析模型,考虑了桥墩、桩身以及桩-土相互作用等非线性行为.首先,基于单桩拟静力试验结果验证了建模方法的准确性,然后通过与墩底固结模型的对比,分析了近断层地震动下PSSI对桩柱式桥墩墩顶残余位移的影响.结合结构自振周期,桩身残余位移、曲率延性系数,土体非线性反应等结果,对墩顶残余变形的机理进行了讨论.结果表明:考虑PSSI的桩柱式桥墩自振周期为墩底固结模型的2.0~2.2倍,PSSI显著增加了墩顶的最大位移和残余位移.随着砂土相对密实度减少,结构自振周期、墩顶最大位移和残余位移均呈增大的趋势.桩身的残余变形主要集中于桩顶4倍桩径深度范围内,且随着砂土相对密实度增加,桩身残余变形深度减少.桩身塑性变形集中于地表下1.3~5.3倍桩径范围内,且随着砂土相对密实度增加,桩身塑性区范围减少,桩身截面最大曲率增大.

关键词：桥梁抗震桥墩残余位移桩-土-结构相互作用数值分析 p-y弹簧单元近断层地震动

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桩-土-结构相互作用下的Pushover分析

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低温建筑技术 2012年第10期34卷 83-85页

作者：冯晶大连理工大学建设工程学部土木工程学院辽宁大连116024

利用SAP2000有限元软件,对考虑桩-土-结构相互作用的高层框架结构进行了Pushover分析。分析计算过程中建立了考虑桩-土-结构相互作用的有限元模型和文克尔梁模型。研究结果表明:考虑桩-土-结构相互作用的Pushover分析方法可以简便、有... 详细信息

利用SAP2000有限元软件,对考虑桩-土-结构相互作用的高层框架结构进行了Pushover分析。分析计算过程中建立了考虑桩-土-结构相互作用的有限元模型和文克尔梁模型。研究结果表明:考虑桩-土-结构相互作用的Pushover分析方法可以简便、有效地预测桩-土-结构体系的地震反应;文克尔梁模型更方便实际工程应用。

关键词：桩-土-结构相互作用 Pushover分析非线性时程分析

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带剪切连梁双柱式桥墩地震响应特性振动台试验研究

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工程力学 2021年第5期38卷 171-181页

作者：谢文何天涛孙利民宁波大学土木与环境工程学院宁波315211 宁波市市政设施中心宁波315010 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

为了研究剪切连梁对双柱式桥墩地震响应的影响,该文将双柱式桥墩和带剪切连梁双柱式桥墩置于全桥模型中开展振动台试验研究,其中带剪切连梁双柱式桥墩沿墩等间距附有5根剪切连梁。因此设计了一座几何相似比为1/70且包含桥墩(含双柱式桥... 详细信息

为了研究剪切连梁对双柱式桥墩地震响应的影响,该文将双柱式桥墩和带剪切连梁双柱式桥墩置于全桥模型中开展振动台试验研究,其中带剪切连梁双柱式桥墩沿墩等间距附有5根剪切连梁。因此设计了一座几何相似比为1/70且包含桥墩(含双柱式桥墩和带剪切连梁双柱式桥墩)、主塔、主梁、群桩和模型土等在内的斜拉桥试验模型并开展振动台试验,比较研究人工波、El Centro波和Mexico City波等不同频谱特性地震作用下双柱式桥墩和带剪切连梁双柱式桥墩的地震响应特性。试验结果表明:与双柱式桥墩结果相比,在人工波、El Centro波和Mexico City波作用下,带剪切连梁双柱式桥墩的墩底最大应变明显减小,表明附加的剪切连梁可有效降低墩柱的弯矩应变响应,实现了剪切连梁起分散墩柱受力的作用;与振动台输出最大加速度相比,三条地震波作用下带剪切连梁双柱式桥墩的墩底加速度放大1.4倍~1.8倍,表明桩-土-结构相互作用对纵向加速度产生不利影响,具有明显放大效应;地震输入的频谱特性明显影响双柱式桥墩和带剪切连梁双柱式桥墩的加速度、位移和应变等地震响应,且其影响程度取决于地震输入卓越频谱与结构频率特性之间的相关关系。

关键词：剪切连梁振动台试验双柱式桥墩桩-土-结构相互作用频谱特性

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考虑桩—土—结构相互作用的大型LNG储罐有限元动力分析

考虑桩—土—结构相互作用的大型LNG储罐有限元动力分析

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作者：张恒天津大学

学位级别：硕士

随着LNG大规模的应用，LNG储罐逐渐朝着大型化的方向发展。现阶段，对于LNG储罐的研究成果主要集中在静力作用分析以及施工技术等方面，而对于LNG储罐的动力响应分析研究得比较少。为了在设计中更准确地模拟实际情况，早日完成我国的LN... 详细信息

随着LNG大规模的应用，LNG储罐逐渐朝着大型化的方向发展。现阶段，对于LNG储罐的研究成果主要集中在静力作用分析以及施工技术等方面，而对于LNG储罐的动力响应分析研究得比较少。为了在设计中更准确地模拟实际情况，早日完成我国的LNG储罐自主设计，本文以实际工程为背景，以有限元软件ANSYS11.0为主要分析工具，在理论上做了进一步的探讨，并引入了新的研究方法，为LNG储罐的设计提供了可靠的分析依据。主要工作分为以下几方面：（1）将桩-土作用区域划分为桩土区、纯土区和远土区。由于桩土区的土体和桩体相互作用较为复杂，将桩土区整体等效为一种复合材料，根据相应的数据，得到复合材料的本构关系，建立桩土区等效模型。（2）针对不同模型，选择不同的单元形式。对储罐进行了合理的简化，将上部结构简化为梁系;在此基础上，建立了细致的桩-土模型，从而建立了较为合理的考虑桩-土-结构相互作用的有限元模型。（3）分别建立考虑桩-土-结构相互作用的有限元模型和不考虑桩-土-结构相互作用的有限元模型。针对不同的高度和不同的角度，选择储罐上的若干关键点。针对这两个模型在三条不同地震波作用下的地震反应，进行对比分析。发现考虑桩-土-结构相互作用后，整个作用体系柔性增加，储罐产生的最大位移和最大应力减小。（4）针对空罐和满罐两种工况，对比分析不同地震波作用下，结构的地震反应规律。相同工况下，Castaic波作用下储罐的动力响应最大，其次是在EI波作用下，相比之下，人工波作用下的地震反应最小。（5）本文以实际工程为背景，引入了分枝模态二步分析法，较好地模拟了实际结构，兼顾了工程精度和计算效率两方面的要求，为其他类似的结构的抗震分析提供了参考依据。

关键词： LNG储罐动力分析桩-土-结构相互作用 ANSYS

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某山地高层建筑地震反应分析及抗震优化设计研究

某山地高层建筑地震反应分析及抗震优化设计研究

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作者：舒丞昆明理工大学

学位级别：硕士

我国西南部山地地区的建筑常常需要依着坡地构成山地建筑结构。这种结构的不等高的接地端使其地震反应与常规平地建筑不同,基于现有平地建筑规范设计可能会使结构的地震反应超过规范的某些限值,并且因为陡坎边坡的存在,桩-土-结相互作... 详细信息

我国西南部山地地区的建筑常常需要依着坡地构成山地建筑结构。这种结构的不等高的接地端使其地震反应与常规平地建筑不同,基于现有平地建筑规范设计可能会使结构的地震反应超过规范的某些限值,并且因为陡坎边坡的存在,桩-土-结相互作用对山地建筑结构抗震性能的影响变得不容忽视,而目前对于山地建筑结构的研究主要是基于刚性地基假设,对于考虑相互作用的研究较少,所以有必要进行深入的山地建筑桩-土-结相互作用研究,为实际工程中山地建筑结构桩的嵌固、上部结构验算以及结构优化等方面提供参考。本文总结了有限元相关理论和模型参数的取值方法,利用Matlab软件编写了施加粘弹性人工边界与外源波动等效节点力的程序,以西双版纳州景洪市某山地高层建筑为研究背景,在abaqus建立了山地建筑桩-土-结构相互作用体系有限元整体模型,针对山地建筑桩-土-结构相互作用体系,以刚性地基假设的山地建筑结构和平地建筑结构为对照,进行了三条各有特点的地震记录下的地震反应分析,得到的主要结论如下:(1)山地群桩-土体体系在高频近场的地震动和低频远场地震动作用下陡坎上下两端产生的地震动放大效应较为明显,体系会产生较大的动力响应,而增加桩基础的嵌固深度可以改善体系的动力响应。(2)山地群桩-土体系在地震作用下受力最不利的桩基为位于陡坎上端临近陡坎的桩基,而增加桩基础的嵌固深度可以明显改善桩基的受力。(3)山地建筑在考虑桩-土-结相互作用之后,结构整体变柔,频率缩短,周期变长,动力响应整体上缩小。而在近场地震作用下,相互作用导致结构的动力响应增大,变形和内力均有所增大,顶层加速度、顶层位移、上接地层间位移、柱端剪力、倾覆弯矩等分析指标都大于了刚性地基假设的山地建筑结构。(4)山地建筑结构与平地建筑结构相比,由于没有掉层部分的影响,平地建筑结构的频率要更大,周期更短。同时,由于山地建筑结构会受到陡坎的影响,结构在近场地震作用下时,山地建筑结构的动力响应被放大得更明显,结构的内力和变形也要大于平地建筑结构。(5)考虑相互作用后山地建筑在近场地震作用下的变形指标并未满足规范要求,而在抗震设计时在上接地层设置与基础相连的拉梁或者将增大上接地端侧剪力墙的覆盖率都能改善结构的受力,并使结构的变形指标符合规范要求,相比之下设置拉梁的方案对其他楼层的影响较少,可以在山地建筑抗震设计时进行考虑。

关键词：山地建筑桩-土-结构相互作用地震反应分析抗震优化设计

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不同基础类型核电常规岛主厂房地震反应分析

不同基础类型核电常规岛主厂房地震反应分析

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作者：李林哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着我国核电结构的崛起,一大批核电机组应运而生。作为生命线工程的核电常规岛主厂房与核岛紧密相连,通过蒸汽带动汽轮机进而发电,将核岛的蒸汽热能转化为电能,其重要性不言而喻。核电常规岛主厂房也称为汽轮机厂房,汽轮机厂房与普通... 详细信息

随着我国核电结构的崛起,一大批核电机组应运而生。作为生命线工程的核电常规岛主厂房与核岛紧密相连,通过蒸汽带动汽轮机进而发电,将核岛的蒸汽热能转化为电能,其重要性不言而喻。核电常规岛主厂房也称为汽轮机厂房,汽轮机厂房与普通厂房相比具有质量、刚度分布不均的结构特点。当常规岛主厂房采用半筏半桩的不同基础形式,并坐落于半岩石半软土的地基之上时,需要明确的考虑桩-土-结构相互作用效应。本文将采用数值模拟的方法在SAP2000软件中,对核电常规岛主厂房分别在考虑桩-土-结构相互作用和不考虑桩-土-结构相互作用的情况下展开地震反应分析。本文具体研究内容如下:(1)根据地勘报告、主厂房结构布置图和计算报告等相关资料确定了核电常规岛主厂房的结构形式和地基基础布置,在SAP2000中建立了刚性基础模型(RIGID模型)以及桩-土-结构相互作用模型(PSSI模型)。(2)建立并模拟了带有框架的桩-土-结构相互作用震动台模型在El Centro地震波下的各层侧向位移,全方位验证本文建模方法在地震荷载时程分析中的可行性,为核电常规岛主厂房模型的建立提供理论依据。(3)对结构进行地震反应分析。研究了两种模型自身的动力特性,对比分析了两种模型前三阶振型、自振周期和自振频率。选取了El Centro波,Taft波两条天然波和RGB1人工波,并分别考虑不同地震等级。对RIGID模型和PSSI模型在三条地震波下进行了动力非线性弹塑性时程分析。对比分析两种模型在不同工况下x,y两个方向的顶层位移时程曲线,各层最大水平位移和各层层间位移角。对比分析了两种模型在不同地震水准最终时刻的塑性发展情况。(4)研究了RIGID模型和PSSI模型在不同地震等级下,不同楼层的加速度反应谱。其中对比分析了PSSI模型不同设备阻尼比下的楼层反应谱曲线,并对比分析了两种模型在同一阻尼比下的反应谱曲线。

关键词：核电常规岛主厂房地震反应分析弹塑性时程分析桩-土-结构相互作用反应谱分析

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桩–土–斜拉桥动力相互作用体系振动反应特性试验研究

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岩土工程学报 2019年第7期41卷 1319-1328页

作者：谢文孙利民宁波大学建筑工程与环境学院浙江宁波315211 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

大跨斜拉桥结构自振频率和阻尼较低,其地震响应可能受桩基础和场地土特性的影响较大,然而目前为止,由于试验条件和技术所限,尚缺乏相关的包括桩基础、场地土和上部结构在内的全模型振动台试验研究。以一座试设计的主跨1400 m超大跨斜拉... 详细信息

大跨斜拉桥结构自振频率和阻尼较低,其地震响应可能受桩基础和场地土特性的影响较大,然而目前为止,由于试验条件和技术所限,尚缺乏相关的包括桩基础、场地土和上部结构在内的全模型振动台试验研究。以一座试设计的主跨1400 m超大跨斜拉桥为原型,设计并完成了一座几何相似比为1/70,且包括群桩、人工土和上部结构在内的试验模型,采用多点振动台试验技术,研究了不同加速度峰值和不同频率成分地震作用下桩-土-斜拉桥动力相互作用体系的振动反应特性。试验结果表明:桩-土-结构相互作用对斜拉桥地震响应产生影响,其影响程度与地震输入频谱特性密切相关;在纵向一致激励下,桩-土-结构相互作用受地震动加速度峰值的影响不明显,在横向一致激励下,桩-土-结构相互作用随地震动加速度峰值的增大而减小;主塔高阶振型对其地震响应的贡献明显;地震输入频谱特性影响桩-土-斜拉桥动力相互作用体系的地震响应,特别是在具有丰富长周期成分的Mexico City波作用下主梁竖向地震响应显著增大。

关键词：大跨斜拉桥振动台试验桩-土-结构相互作用高阶振型频谱特性

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基于水平地震荷载下桩-土-框架结构动力响应分析

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建筑施工 2023年第7期45卷 1487-1490页

作者：邹小牛江西建工国际工程有限责任公司江西南昌330001

为研究在考虑地基-基础-上部结构相互作用时上部结构的地震响应问题,对桩-土-结构相互作用体系进行了三维有限元数值模拟,利用六弹簧模型简化处理桩基础,等代土弹簧模拟土体约束,结合通用有限元软件SAP2000,建立了水平地震作用下桩-土-... 详细信息

为研究在考虑地基-基础-上部结构相互作用时上部结构的地震响应问题,对桩-土-结构相互作用体系进行了三维有限元数值模拟,利用六弹簧模型简化处理桩基础,等代土弹簧模拟土体约束,结合通用有限元软件SAP2000,建立了水平地震作用下桩-土-框架结构的相互作用分析模型。以某一具体结构为研究对象,分析了上部结构在相互作用条件下的自振周期和水平位移,并与传统方法对比;同时研究了上部结构层数、地下室层数及土体刚度变化对上部结构地震响应的影响。通过比较分析,得出相关的结论,可为工程设计提供参考。

关键词：桩-土-结构相互作用线弹性时程分析土弹簧 SAP2000 数值模拟

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桩-土-结构相互作用对桩基组合结构振动控制的影响研究

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振动工程学报 2011年第4期24卷 421-427页

作者：高军高全臣中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083

提出了一种新的混合振动控制体系——组合桩基结构体系,推导了其考虑桩-土-结构相互作用(PSSI)的振动及控制方程,并分析了PSSI对组合桩基结构的振动控制影响,以及土与结构各种主要参数对控制效果的影响。分析结果表明:PSSI对桩基结构及... 详细信息

提出了一种新的混合振动控制体系——组合桩基结构体系,推导了其考虑桩-土-结构相互作用(PSSI)的振动及控制方程,并分析了PSSI对组合桩基结构的振动控制影响,以及土与结构各种主要参数对控制效果的影响。分析结果表明:PSSI对桩基结构及联接体的位移响应影响较小,对加速度响应影响较大;当桩周土的等效剪切波速小于700 m/s,组合桩基结构的振动控制应该考虑PSSI的影响;过分增大桩的截面惯性矩对振动控制的影响不大;桩基结构的上部质量对体系的振动控制影响较大,主要表现为:质量越大PSSI对联接体的加速度影响越大。

关键词：桩基结构组合结构振动控制桩-土-结构相互作用

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