土—桩—结构相互作用体系的振动台模型试验

通过土－桩－结构体系的振动台模型试验,探讨了土－结构相互作用对结构动力特性和结构地震反应的影响,试验结果表明,土－结构相互作用使结构体系的自振频率降低,使体系的阻尼大大增加,土－结构相互作用还使结构顶部的加速度反应和结构底部的应变反应减小。     

考虑SSI效应的TMD减震特性振动台模型试验

设计并完成了考虑土与结构相互作用的TMD减震控制振动台模型试验。通过试验，分析了刚性地基和柔性地基上TMD对主体结构的减震效应，探讨了SSI效应对结构震控制的影响，在此基础上，将柔性地基上结构－TMD体系中主体结构地震反应看作是SSI效应，TMD减震效应以及SSI和TMD的耦合效应三部分共同作用结果，分析了不同工况下三种效应对主体结构地震反应的影响大小。试验结果表明：SSI效应对TMD的减震性能有很大影响，这使得基于刚性地基假设设计的TMD系统在柔性地基上的减震效果不理想，甚至在某些时候可能产生负面效果，对刚性地基和柔性地基上影响TMD减震性能的一些因素进行了探讨。     

土-桩-结构系统运动方程的求解方法

土－结构动力相互作用分析的子结构法中,土－结构系统运动方程的刚度矩阵和阻尼矩阵与频率相关。工程中通常采用系统的基本频率来计算地基的动力阻抗以简化运动方程的求解。对于土－桩－结构系统,本文提出一种时域中的精确解法来考察这种近似解法的有效性。     

振动台试验用层状剪切变形土箱的研制

比较了桩－土－结构去和相互作用试验用到的各种盛土容器的优缺点，在此基础上，研制了用于试验的层状剪切变形土箱装置，并进行了土体自由场地的振动台试验，试验结果表明，所研制的装置非常成功的模拟了土的侧向变形边界条件。     

上海广播电视塔桩基承台水平地震反应分析

分析了在桩尖处地震动输入下上海广播电视塔－群桩－土相互作用体系的桩承台水平地震反应问题。对群桩－地基土相互作用分析，采用了较为简便而实用的三维波动方程解的半解析方法的结果。在分析桩－土－承台体系的动力特性时，将承台以上的结构简化成一个动力等效的单自由度体系。最后给出了承台水平地震反应的时程曲线，作为上部结构地震反应分析时的有效地震输入。     

基于复合材料计算方法的架空直立式码头结构数值分析

架空直立式码头桩基础具有数量多、密度大的特点,结构使用过程中桩基与周围土体的相互作用机理一直受到工程界的关注。按照复合材料力学的处理方法,基于自洽理论和应变相容原理,将桩—土相互作用体系进行等效连续化处理,建立了桩土复合材料力学模型。依次对一架空直立式码头桩基与土体相互作用体系进行了数值分析,并与"接触模型"计算方法及大尺度模型试验结果进行对比。研究表明,复合材料计算方法与"接触模型"计算方法及模型试验结果在趋势和数值上具有较好的一致性,并且采用复合材料模型能够减少计算单元划分数量,提高有限元计算方法的计算效率。     

土—结构相互作用对高层建筑TMD控制的影响

研究了地震作用下软土地基上高层建筑的ＴＭＤ控制，随机响应及确定性分析结果表明；对于软土地基情况，由于存在较强的土－结构相互作用，ＴＭＤ系统的控制效率会大幅度地降低，在进行ＴＭＤ设计时，应适当地考虑土－结构相互作用因素。     

筒体结构—桩—土相互作用的分枝模态—二步分析法

将桩基模拟为各向异性弹性体，用分枝模态分析结构－桩－人间结构体系，导出了解相互作用问题的分枝模记－二步分析法，即先对桩－土系统进行分析，将所得桩－土顶部加速度时程反应作为外荷输入基于刚基假定的结构，进行结构位移和内力分析。     

筒体结构－桩－土相互作用的分枝模态－二步分析法

将桩基模拟为各向异性弹性体，用分枝模态分析结构－桩－土空间结构体系，导出了解相互作用问题的分枝模态－二步分析法．即先对桩－土系统进行分析，将所得桩－土顶部加速度时程反应作为外荷输入基于刚基假定的结构，进行结构位移和内力分析．此方法计算规模缩小，解题灵活，适用于实际工程的抗震分析。     

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。     

基底受地震激励时结构的调谐减震控制

对地震激励下的结构的调谐减震控制（TMD）进行分析,考虑了土体与共同作用,通过拉普拉斯变换,采用传递函数的解法,在不同参数情况下,探讨了有、无TMD结构体系的主结构位移方差随主结构一阶固有频率的变化规律。分析比较表明：调谐减震体系对低频柔性结构有明显的减震效果;当场地卓越频率与主结构频率相近时,非调谐的传统结构发生共振反应,而调谐结构减震效果最为明显。     

单自由度结构的磁流变阻尼顶层隔振

提出了应用磁流变阻尼装置的顶层隔振控制方法．首先，对小质量比TMD的控制理论进行了深入研究，将最优TMD参数的计算公式推广到大质量比范围．以大质量比TMD控制的减振机理为基础，对顶层隔振结构的动力特性进行了研究，对参数影响进行了分析，建立了合理的顶层隔振结构体系；其次，引入磁流变阻尼器对顶层隔振结构的隔振层进行控制，避免TMD控制范围较窄和隔振层变形过大等弱点；最后，对单自由度结构进行了顶层隔振控制，理论分析结果证明：以大质量比TMD理论为基础的顶层隔振控制方法是有效的，结合了磁流变阻尼器的控制后可以避免这种方法的一些弱点，在不增加结构自重的前提下，能够保证结构良好的控制效果，隔振层的位移和结构层的加速度都得到较好的控制，控制效果达到30％左右，以磁流变阻尼器半主动控制效果最好。     

海上风电机组单桩基础模态及参数敏感性分析

采用里兹向量直接叠加法,在考虑桩-土相互作用的条件下对海上风机单桩基础进行模态分析,得到了单桩基础9阶模态特性,基于精确的基础设计,有效地避开了风机叶片工作时的振动频率以及海浪的波动频率.发现前2阶水平向弯曲振型频率为判断单桩基础共振的主要频率.通过探讨套筒、土体、桩基础等方面的一系列参数对单桩风电机组基础模态的影响规律发现单桩基础自振频率随着套筒壁厚、土层水平向参数、桩体壁厚、桩径的增大而增大,随桩悬臂长度的增大而减小,其中受桩径影响最为显著.单桩基础自振频率随桩体埋深呈现非线性变化,并存在临界深度,超过该深度后频率基本保持不变.桩侧土体的摩阻力大小对水平向弯曲振型没有影响.     

基于AMESim的振动沉桩系统的动力学仿真分析

通过AMESim软件建立了桩-土系统的动力学数值仿真模型,研究了振动沉桩过程中激振力频率和土质条件对桩-土系统的振动摩擦特性的影响.对比不同参数下沉桩位移、桩端阻力和桩侧摩擦力的变化曲线,得出激振力频率以及土质条件对沉桩效果的影响规律:激振频率越高,沉桩振幅越小;土的黏聚力越大,沉桩阻力初始值越大;土容重越大,沉桩阻力变化速率越快.从而获得摩擦力较小的激振频率区间,以提高土木建筑施工中桩-土系统的工作效率.     

自调频调谐质量阻尼器及其减振性能试验

为了改善调谐质量阻尼器(TMD)对频率调谐敏感和使用过程中TMD的频率难以调节的缺陷,利用可调节质量的箱体代替TMD的质量块,并附加上伺服控制系统和驱动装置,即为自调频TMD.在特定的外界激励作用下,伺服控制系统能够自发地启动驱动装置改变TMD的质量,调节TMD频率至控制结构频率附近.通过对比自振频率偏离TMD频率的单自由度简支桥梁模型,在TMD启动变频率调节前、后两种情况下的自由振动和受迫振动,以等效阻尼比、加速度峰值和均方根值等作为评价指标,测试了该自调频TMD对原TMD的改良效果.结果表明:变频率调节有较好的收敛性,且相比启动变频率调节前,启动后能提高模型结构的等效阻尼比;多种人行荷载工况下,相比启动变频率调节前,启动后均能提高减振率.     

基于场地-结构整体模型的桩基斜拉桥地震反应分析方法

针对我国普遍采用的大跨度桩基桥梁,应用无限元有限元土体边界、桩土面面接触算法和显式求解技术,提出了场地结构整体模型的地震反应分析方法.以一座主跨为202.5 m+300.0 m的独塔斜拉桥为工程实例,构建了河谷场地桥梁整体有限元动力模型,研究了二维河谷场地对该斜拉桥纵向地震反应的影响,分析了基础附近扰动场地震动的特点.结果表明,场地中不同河岸高度和二维土层分布会对主塔处地震动的短周期分量产生一定影响,对结构短周期振型产生的地震力有较大影响;扰动场的地震动中接近基础振动频率的分量得到了加强,和自由场的地震动有显著区别,但长周期的分量变化较小.     

较硬分层土-桩基-结构相互作用体系振动台试验

进行了较硬分层土-桩基-框架结构相互作用体系的振动台试验，再现了上部结构和基础的震害现象．得出的主要规律有：体系频率小于不考虑相互作用的结构频率，而阻尼比则大于结构材料阻尼比；体系的振型曲线与刚性地基上结构的振型曲线不同，基础处存在平动和转动．土层传递振动的作用与土层性质、激励大小等因素有关．砂土层一般起放大作用，粘质粉土层一般起减震作用．结构顶层加速度反应组成取决于基础转动刚度、平动刚度和上部结构刚度的相对大小．多向激励下的动力反应规律没有明显差别．