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。     

桩-土-结构相互作用对大跨钢管混凝土拱桥风振响应的影响

以某大跨度中承式钢管混凝土拱桥为例,基于ANSYS软件建立了该桥的三维有限元模型,研究了考虑桩-土-结构相互作用对大跨度钢管混凝土拱桥风振响应的影响.结果表明:考虑桩-土-结构相互作用后,结构的自振频率减少,风振响应有所增加.     

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.     

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。     

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。     

大跨刚架系杆拱桥动力分析

刚架系杆拱桥是一种复杂的多体系组合结构,结构动力的特性对桥梁的正常使用有重要的影响,它也是该类桥设计的关键之一。本文首先采用通用有限元ANSYS软件,考虑桩土相互作用,建立结构动力有限元计算模型,计算结果表明:桥梁拱肋面外自振基频明显小于桥梁整体竖向自振基频,说明桥梁拱肋面外刚度与全桥竖向刚度相差较大;桥面系面外刚度相对较弱,桥梁前8阶振型中出现了扭转振动形式。考虑不同拱肋倾角计算分析了桥梁的动力特性,计算结果表明拱肋倾角的改变对结构的面外振型影响显著。当结构的面外刚度较小时,可采用改变拱肋倾角来调整。     

土-箱基-框架结构动力相互作用体系试验研究

通过对1/2大比例模型的试验与仿真分析,研究了结构-箱基础-土体系的动力反应.将实测基频结果与基于刚性地基的仿真分析结果对比,发现实测结果小于有限元结果;但将实测基频结果与考虑相互作用的仿真分析结果对比,发现实测结果与仿真分析结果吻合,这说明土-箱基础-结构相互作用改变了结构体系的动力特性,使结构体系的自振周期延长,同时也验证了仿真分析的有效性.     

桩承-上部结构的地震动力相互作用设计探讨

研究了水平地震作用下层状地基土中桩基建筑物的动力相互作用的特性,总结出各参与要素对动力相互作用体系地震响应的作用规律,并探讨了桩土上部结构共同作用程度的简单判别方法;编制了群桩分层土上部结构的动力相互作用分析及优化设计程序.实例分析表明,在带桩结构工程中应用该程序进行抗震作用下的优化动力计算是简单可行的,可由体系周期放大因子的值来确定采取相互作用设计计算与否,为桩承结构设计提供了新的分析思路.     

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时象,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。     

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时象,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。     

基于能力谱法的PSSI体系Pushover分析

为了寻求桩-土-结构非线性动力相互作用的简化分析方法,提出了桩-土-结相互作用(PSSI)体系基于能力谱法的pushover分析方法.该方法将PSSI体系经两次等效为等价SDOF体系,并修正了PSSI体系的等价修正阻尼比和能力谱,然后将pushover分析得到的结构能力曲线与需求曲线相结合,得到结构在大震下的峰值反应.能过对一4层3跨的桩-土-结相互作用体系进行实例分析,验证了该方法的可行性,对带桩筏基的剪切型钢筋混凝土结构在大震作用下的非线性反应,能够进行较好的估计.     

高层框架剪力墙结构与桩-土共同作用的时程响应分析

考虑框架剪力墙结构与筏板-桩-土之间共同作用的影响,用ANSYS对一20层框架剪力墙结构以及筏板-桩-土建立整体空间模型;着重分析了桩-地基土对上部结构动力特性的影响情况,包括结构振型、周期、位移、内力等动力特性及地震反应行为;并与刚性地基基础假定情况下的结构计算结果进行了分析比较,得出一些有用结论,供工程设计时参考。     

桩-土-结构相互作用研究综述及展望

鉴于桩-土-结构相互作用对结构物的动力特性及地震响应的影响,对国内外桩-土-结构相互作用研究历史和现状进行了总结。介绍了国内外桩-土-结构相互作用的四大类研究方法:震害调查、数值方法、理论分析方法和试验方法,并分析了各优缺点及存在的主要问题。最后指出接触面本构模型的完善、计算方法的改进、数值分析与试验相结合、震害调查和原型观测资料的收集、空间分析模型研究是桩-土-结构相互作用问题研究的发展方向。     

基于Maattanen模型的冰激疲劳寿命分析

基于ANSYS系统和海洋平台自激振动Maattanen模型,提出了计算冰激疲劳寿命的一种新方法,并开发了与ANSYS系统集成使用的计算程序。利用该程序可以实现对多自由度复杂平台结构的冰激动力精细分析,并能定量确定自激冰力、结构的动力响应和节点应力。运用该程序计算了实际平台的冰激振动响应和节点疲劳寿命,分析了不同冰力参数对平台自激振动响应的影响。对使用不同冰力模型计算出的平台疲劳寿命进行的对比结果表明,较高冰速下平台动力响应较小;自激振动是造成平台疲劳损伤的主要原因。计算结果与现场观测情况一致,这进一步验证了新计算方法的可靠性,为平台冰激疲劳设计提供了依据。     

多跨故障转子系统动态特性有限元仿真研究

对膜片联接的齿轮传动多跨转子系统进行了故障动态特性仿真研究.利用ANSYS有限元分析软件进行建模、仿真,根据在裂纹和碰摩故障工况下单跨转子与整个转子系统的固有频率在弯扭耦合振动下的变化情况,研究了系统的非线性动态特性和响应,以及膜片联轴器与齿轮对转子系统的影响.研究结果表明,此种情况下发生的故障对故障跨的影响比其余跨大;膜片联轴器和齿轮能够削弱或阻隔弯曲振动及裂纹故障对系统的不利影响,有助于故障诊断的定位与维修,也为产品设计提供参考.     

细长轴车削加工振动特性分析

根据细长轴车削振动力学理论,建立车削加工过程力学模型,得出细长轴振动特性的固有频率理论计算公式,利用Matlab软件求出振型函数的振动方程曲线.利用ANSYS软件对细长轴车削过程进行模态分析,得出其前3阶固有频率.对比仿真结果和理论振动方程曲线,发现二者结果非常一致,验证了分析结论的正确性.     

龙门钻床底座焊接件的分析

摘要：采用有限元软件ANSYS10.0计算分析了龙门钻床焊接底座的应力分布、变形、固有频率、及振型。分析结果表明龙门钻床焊接底座具有较大的抵抗破坏的能力。通过分析龙门钻床焊接底座的固有频率和振型,对龙门钻焊接底座的薄弱环节进行改进。     

主动振动控制的有限元分析

主动振动控制进行理论计算时,往往将体系简化为单自由度或多自由度,不能准确反映实际工程结构的真实状态。首先进行LQR主动振动控制解析计算,得到主动控制器;随之进入ANSYS/APDL环境,对振动控制体系进行有限元建模;再将主动控制器输入设计的主动振动控制程序,以对体系开展主动振动控制的有限元分析。结果表明,有限元法能够较好地实现主动振动控制,为实际工程结构的主动振动控制提供了一种有效的计算途径。     

ANSYS在模态分析中的应用

共振是机械结构不可避免的问题之一，利用大型有限元分析软件ANSYS对设计的结构进行模态分析，将有效预估结构的振动特性，优化结构设计．以某铣刀主轴为例，介绍了软件的应用方法，并给出了计算结果。