地震作用下河流对成层中软土上建筑物的影响

为研究河流对成层中软土地基上建筑物地震反应的影响,构建河流-土体-结构体系动力相互作用的非线性完全有限元计算模型,在考虑土体重力的前提下,分别采用三条地震波对此相互作用体系进行时域内数值分析。计算结果表明,建筑物靠近河流时,结构顶层总位移、基础的水平移动和转动明显增大,并产生明显的不可恢复偏移;软弱夹层的存在,使整个相互作用体系的地震反应增大。     

土-桩-结构相互作用对独塔自锚式悬索桥地震响应的影响

为研究土-桩-结构相互作用对独塔自锚式悬索桥动力特性及地震响应的影响规律,利用有限元软件Midas/Civil建立了2个空间有限元成桥状态模型,分别采用J.Penzien集中质量模型模拟的桩土边界和承台底部固结边界,并对结构进行了动力特性分析和不同地震工况下的非线性时程分析.研究结果表明,土-桩-结构相互作用延长了结构自振周期,且对主塔参与的振型影响很大.与基础固结模型相比,考虑土-桩-结构相互作用的结构在地震作用下的内力响应减小20%左右,而桥塔位移响应增大约50%,主梁位移响应增大约3%.因此,此类结构抗震设计时需基于不同控制目标选择不同的基础处理方式.     

桩-土-结构体系动力相互作用的试验研究

采用挤扩支盘桩-土-结构体系进行振动台模型试验,以了解在地震动激励下该体系的抗震性能以及支盘桩对结构体系的抗拉、抗压及抗扭曲的作用．在试验的基础上,对该体系的基频、阻尼比、振型、最大位移、结构顶层加速度反应以及破坏特征进行了计算和分析．结果表明,相互作用体系对结构动力特性和结构地震反应均有较大的影响,结构的破坏形式与基础形式、土层性质等因素有关,支盘桩对地震的阻抗性能有了初步的显示．     

某高层建筑-箱型基础动力响应分析

文章考虑土-结构动力相互作用,利用有限元分析软件ANSYS对地震激励下的某超限高层建筑箱型基础进行了数值模拟,并对其动力响应进行了分析。首先,通过静力分析验证模型的合理性,确保其计算精度,并分别输入地震激励EL-centro波、Kobe波和上海人工波,分析箱型基础在不同激励下的层间位移、内力变化。结果表明:在不同的地震波作用下,箱基整体呈现出剪切变形模式,层间位移以底层为最大,轴力、剪力和弯矩也均是底层柱最大,因而箱基底层视为薄弱层;顶层由于围岩性质、上部结构嵌固以及地震耦合效应的影响,也容易成为薄弱部位;在地基-箱型基础-上部结构共同作用体系中,上部结构的刚度以及周围土体的约束,使箱基的整体性得到了极大提升,从而在设计地震加速度作用下其各个部位都能够处于正常工作的弹性阶段;箱基的中柱受到地震波耦合作用的影响要显著于边柱。分析结果为今后超限建筑的抗震优化设计提供了一定的理论和设计依据。     

桩-土-上部结构相互作用体系的非线性地震反应分析

本文采用双线性等向硬化模型考虑结构的非线性,并用Drucker-Prager理想弹塑性模型模拟土的非线性,同时在桩-土接触面上设置接触单元模拟桩-土间的非线性,建立了一个桩-土-上部结构相互作用体系的有限元分析模型,对不同的建筑场地条件下桩-土-上部结构相互作用体系的地震响应进行了探讨,分析了结构的内力以及变形分布情况,得到了一些有应用价值的结论．     

时域内三维上下部相互作用结构的非线性分析

通过对动力问题中粘弹性边界和桩土界面的非线性接触的合理描述,提出了一种能有效地开展层状地基中桩(群)-上部结构非线性动力相互作用分析的三维有限元模型.对地震作用下的（桩）基础结构共同作用进行了较全面的场动模拟,认为即使在非强震下,其桩-土间的滑移和开脱非线性共同作用对结构反应影响较大,按其间的一致粘合位移假设并不能有效地对桩承-结构体系的动力上、下部相互作用作出合理的评价.     

桩-土-结构相互作用对连续梁桥抗震性能的影响

本文以跨浅海水道连续桥为研究对象,采用质量弹簧体系模拟基础和地基,用有限元通用软件分别建立了该桥的考虑桩-土-结构作用的全桩模型、将基岩中桩截去且考虑桩-土-结构相互作用的截桩模型和不考虑桩-土相互作用的无桩三维有限元模型.以此为基础,对该桥进行三维地震动态时程分析,分析了桩-土-结构相互作用对该桥动力特性的影响和不同地震动输入下桩-土-结构相互作用对该桥位移反应、内力反应等地震响应的影响.     

巨型框-筒结构的地震反应分析

采用空间有限元计算模型和时程分析方法,分析巨型框-筒结构的地震反应,比较巨型框-筒结构与普通框-筒结构的抗震性能．结果表明：两者的受力性能相似,巨型框-筒结构的前2阶自振周期比普通框-筒结构稍大,而其后13阶自振周期均比普通框-筒结构小;两者的振型图相似,第3、6阶振型以扭转为主;迁安地震波、EL Centro地震波和天津宁河地震波作用下,2种结构在控制结构体系的顶点位移、顶层速度、最大楼层加速度相差均不超过7％,而底层剪力、弯矩相差略大,且巨型框-筒的底层最大弯矩均小于普通框-筒;罕遇地震作用下,结构的顶层位移、速度、加速度反应谱相似．说明巨型框-筒结构具有良好的抗震性能,可以用于高层建筑的抗震设计．     

建筑结构隔震体系的动力反应

运用隔震理论建立结构隔震体系的动力模型和运动方程,着重考虑了隔震体系的恢复力特性,进行了隔震体系在时域内的地震反应程序设计。算例表明,隔震体系上部结构的动力反应幅值均可以大大降低。其中,顶层相对地面位移降低了13.62%,层间位移降低了35.57%,最大绝对加速度降低了33.68%,层间剪力降低了35.60%。     

周期分布结构-地基系统在竖向传播地震作用下的透射边界模型

结构-地基有限模型中传统的固定（或自由）边界错误地将地震能量全都陷入结构的计算模型,严重影响了结构地震反应的计算精度．为了改善这一不合理状况,该文提出周期分布结构-地基系统在竖向传播地震作用下的透射边界模型,用于处理结构-地基的动力相互作用。在地基有限模型的底面使用阻尼或改进的阻尼透射边界,侧边使用捆绑边界。文中算例表明该透射边界模型不仅有效,而且还能应用于一般结构-地基系统的非线性动力反应分析。     

考虑上部结构和筏板相互作用时的有限元分析

常规设计时,一般把上部结构与基础隔开,柱底固结,然后计算上部结构的荷载,进行内力分析与梁柱设计,但是,这与实际工程不符,地基、基础的刚度会影响到上部结构的内力．本文针对一个框架．筏板基础-Winkler地基模型来分析基础与上部结构的相互作用,研究考虑和不考虑上部结构与基础共同作用时柱子的弯矩和轴力、梁的弯矩和剪力及筏板的沉降与变形．结果显示：常规设计与考虑共同作用相比,常规设计时,上部结构边柱设计偏于不安全,中柱偏于浪费;对于筏板的内力与差异沉降计算值偏大,筏板设计偏于浪费．     

船桥碰撞中桩土相互作用模拟方式的影响分析

为研究船桥碰撞模拟中的桩土相互作用问题,本文建立了单桩-土-船舶高精度碰撞有限元模型,采用桩底固结、土弹簧以及无反射边界模拟桩土相互作用,并计算了船舶撞击力以及船撞作用下桩基的位移响应。计算结果表明,当桩基固结深度大于5倍桩径时,船舶撞击力趋势与其他模拟方式计算结果区别较大,在撞击过程中撞击力出现卸载现象,说明船舶与桩基之间出现了一次逐渐脱离的状态。无反射边界条件模拟得出的撞击力与结构位移响应均最小,土弹簧计算结果居于固结模拟与无反射边界模拟计算结果之间。通过分析,结构动力响应不仅与最大船撞力、平均船撞力相关,且与船撞力时程持续时间有关,当无详细地质资料时,可采用3倍桩径固结深度对桩底固结,所得动力响应偏安全,可满足工程应用需要。     

边坡土钉支护动力有限元分析

为了研究边坡土钉支护在地震作用下的动力特性和工作性能,运用大型有限元软件ADINA,对支护结构建立了整体三维有限元计算模型,并进行了动力有限元模拟分析,研究内容包括水平地震作用下支护结构的土钉轴力响应、位移响应、加速度响应.计算结果表明:(1)地震使每排土钉轴力增大,且每根土钉轴力最大处增幅明显;(2)地震没有改变边坡潜在滑移面的位置;(3)地震作用下,坡顶的水平峰值位移和峰值加速度最大,说明坡顶附近土层的地震响应最激烈,所受的地震力也最大,较容易发生破坏.这些结论可为边坡土钉支护的抗震设计提供参考.     

地震动斜入射下层状岩体隧洞接触响应分析

为研究层状岩体对隧洞地震响应的影响,考虑地震动斜入射特性和层状岩体层间非线性接触特性,建立一种层状岩体水工隧洞地震动力响应数值模拟方法.首先,基于三维黏弹性人工边界条件和波场分解理论,将地震动转化为作用于人工边界上的等效节点力,建立了一种层状岩体中地震动三维空间斜入射输入方法.其次,针对地震作用下层状岩体层间动力相互作用特点,建立了一种考虑接触面黏结滑移特性的动接触力算法.将该模拟方法应用于巴基斯坦阿扎德帕坦水电站输水隧洞抗震稳定计算,对比分析地震动竖直入射、地震动斜入射、地震动斜入射且考虑动接触3种工况的计算结果,结果表明,地震作用下隧洞结构的应力和位移响应受地震动入射角影响明显;层间剪切、挤压破碎带的存在加剧了隧洞的地震反应,接触面附近破坏区发展较大;考虑接触作用后,衬砌腰部的应力和位移响应相比顶拱较大,首先发生开裂损伤破坏,成为水工隧洞衬砌结构抗震设计的薄弱部位,隧洞结构的损伤区主要分布于软岩穿过部位和层间接触部位.     

黄土场地中桩—土动力相互作用机理及地震响应规律研究

为研究黄土地区桩-土相互作用机理及其对结构地震响应规律的影响,根据黄土非线性动力本构关系,构建可考虑桩-土界面滑移、分离和碰撞的简化理论模型,推导出理论模型中各特征指标的计算公式。结合桩-土动力相互作用基本原理,推导建立了桩-土-结构动力体系运动方程,对考虑桩-土相互作用和不考虑桩-土相互作用的黄土场地独柱式桥墩进行了地震响应分析。结果表明:桩-土相互作用力学模型正确与否是准确分析结构动力响应的关键;桩-土相互作用能够降低结构自振周期,改变结构动力特征,使得结构对低频地震波具有更高的敏感性,从而影响结构动力响应规律;桩-土相互作用也降低了结构抗侧移刚度,从而导致结构发生较大的位移响应,但同时也增强了结构的抗震消能能力。     

框架-筏基-地基相互作用的有限元分析

上部结构-基础-地基三者是一个受力整体系统,它们之间的相互作用和协调工作的问题一直是土木工程中非常重要的课题之一.常规的设计方法是将结构每个部分分隔开来然后分别进行计算.没有考虑整体结构彼此之间变形协调的因素,这与实际情况有很大的差异.本文借助ANSYS12.0有限元软件建立整体结构的有限元模型来分析各部分之间在受力过程中的相互作用,揭示了考虑相互作用对结构内力影响的规律,为实际工程结构设计方案的安全和经济提供重要的依据.     

考虑土-桩筏基础-结构的共同作用的层间隔震结构地震响应

层间隔震结构是一种新型隔震体系,近年来其隔震性能受到各国学者关注.采用有限元软件ABAQUS建立了层间隔震结构三维整体空间模型,考虑地基土-桩筏基础-上部结构的共同作用(soil-structure interaction,SSI),进行地震作用下的非线性动力响应分析.研究了考虑SSI前后的层间隔震结构体系振动特性及动力响应,通过改变基础底部不同土层性质、不同桩长,探讨各因素对考虑SSI的层间隔震结构的影响规律.结果表明:不考虑SSI的层间隔震结构基底剪力、各层位移明显大于考虑SSI的情况;基底采用硬土层时的基底剪力、各层位移大于采用软土层时的情况;深桩基础相比浅桩基础的周期小、基底剪力、顶点位移、各层位移均增大.     

SSDI体系非线性耦合阻尼比研究

通过对土-结构动力相互作用(SSDI)体系简化计算方法的研究,提出改进的考虑基础质量与转动效应的简化计算模型,推导SSDI体系非线性耦合阻尼比计算公式,并通过对公式中每个参数的选取与修正,充分考虑土体与结构的非线性特性、基础形式与基础埋置深度以及基础平动与转动的耦合效应等因素的影响.运用SSDI体系非线性耦合阻尼比公式,对1个实例进行计算.研究结果表明:SSDI体系频率和阻尼比的计算结果与传统方法相比更加接近试验实测结果,且误差为10％～20％,证明了计算公式的有效性,这有助于完善现有抗震设计规范、提出新的抗震设计反应谱.