本文選題：群樁-土軟支撐模型 + 土-結(jié)構(gòu)相互作用�。� 參考：《湖南大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：目前實際工程抗震設(shè)計大多采用剛性基礎(chǔ)假定,在此基礎(chǔ)上根據(jù)經(jīng)驗或規(guī)范建議對結(jié)構(gòu)反應(yīng)進(jìn)行有利的折減,但研究表明,考慮樁土柔性參與,結(jié)構(gòu)周期延長并不總伴隨著較小的結(jié)構(gòu)動力反應(yīng),片面地強調(diào)SSI有利面會使結(jié)構(gòu)計算出現(xiàn)較大誤差而無法滿足工程需要。開展樁(基礎(chǔ))-土-結(jié)構(gòu)物相互作用體系動力數(shù)值研究,輔以振動臺試驗為模擬對象,從定性和量化兩方面分析相互作用體系的動力響應(yīng),并有效應(yīng)用于實際工程的設(shè)計和評估中具有相當(dāng)?shù)睦碚摵凸こ虒嵺`意義。本文介紹了國內(nèi)外樁-土-結(jié)構(gòu)相互作用分析的研究歷史和現(xiàn)狀,綜述了相互作用的主要研究方法以及需要解決的問題;概括介紹了常用的樁-土-結(jié)構(gòu)體系簡化分析模型和完全有限元模型,給出了本文采用的考慮群樁-土動力非線性相互作用的整體PGSS體系模型,并對模型中使用的ANSYS相關(guān)單元進(jìn)行了簡單介紹。重點介紹了基于層狀土中群樁效應(yīng)的土體軟支撐模型,對樁(筏)-土間、樁周近域土、遠(yuǎn)域土的彈簧剛度系數(shù)和阻尼系數(shù)進(jìn)行了計算推導(dǎo),在此基礎(chǔ)上,以一平面樁-土(軟支撐)-框架結(jié)構(gòu)相互作用體系模型為例,進(jìn)行了地震動作用下的時程分析,對比固基、線性、非線性三種分析方法結(jié)果,且與現(xiàn)有的試驗成果有良好的一致性。建立了三維純框架和帶支撐框架樁土(軟支撐)-結(jié)構(gòu)相互作用模型,針對不同樁土條件和不同地震作用分別進(jìn)行了非線性數(shù)值分析,結(jié)果表明:在某些地震動和土-基礎(chǔ)條件下,上部結(jié)構(gòu)非線性動力反應(yīng)結(jié)果可能大于固基假定情形,且樁-土軟支撐模型對上部結(jié)構(gòu)柔弱層位置產(chǎn)生影響。指出在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中考慮樁-土-結(jié)構(gòu)動力非線性分析十分必要�；谝延械恼駝优_試驗?zāi)Ｐ蛥?shù),建立了相應(yīng)的純框架-樁土結(jié)構(gòu)及帶支撐框架-樁土結(jié)構(gòu)模型,分別進(jìn)行了動力非線性時程分析對比,并進(jìn)一步的研究了下部樁基礎(chǔ)尺寸和土層屬性變化對帶支撐框架-樁土相互作用體系動力反應(yīng)的影響。樁基的特殊性會弱化或加強土-結(jié)構(gòu)共同作用體系的一般性特點,不同的結(jié)構(gòu)體系甚至?xí)憩F(xiàn)出新的特征。以簡化非線性彈-阻單元的形式等代樁-土實體單元接觸面,建立基于土體軟支撐的樁-土-結(jié)構(gòu)動力相互作用的簡化數(shù)值分析方法,可以快速、較準(zhǔn)確有效地進(jìn)行復(fù)雜的上下部結(jié)構(gòu)動力時程分析及抗震評估。
[Abstract]:At present, the earthquake resistant design of practical engineering mostly adopts the assumption of rigid foundation, and on the basis of this assumption, the structural response is reduced advantageously according to the experience or the suggestion of code. However, the research shows that the flexible participation of pile and soil is considered. The extension of structural cycle is not always accompanied by a smaller dynamic response of the structure. It is stressed that SSI favorable surface will make the calculation of the structure more error and can not meet the engineering needs. The dynamic numerical study of pile-soil-structure interaction system was carried out, and the dynamic response of the interaction system was analyzed qualitatively and quantitatively with the shaking table test as the simulation object. And effective application in practical engineering design and evaluation has considerable theoretical and engineering practical significance. This paper introduces the history and present situation of pile-soil-structure interaction analysis at home and abroad, and summarizes the main research methods and problems to be solved. The simplified analysis model and complete finite element model of pile-soil-structure system are introduced in this paper. The global PGSS system model considering the nonlinear interaction of pile group and soil is given in this paper. The related elements of ANSYS used in the model are briefly introduced. The soft bracing model of soil based on pile group effect in layered soil is introduced emphatically. The spring stiffness coefficient and damping coefficient of pile (raft) -soil, soil around pile, and remote soil are calculated and deduced, on the basis of which the spring stiffness coefficient and damping coefficient of pile (raft) -soil are calculated and deduced. Taking a plane pile-soil (soft braced)-frame structure interaction system model as an example, the time-history analysis under ground motion is carried out, and the results of fixed foundation, linear and nonlinear analysis methods are compared. It is in good agreement with the existing experimental results. A three-dimensional pile-soil (soft braced) structure interaction model of pure frame and braced frame is established, and nonlinear numerical analysis is carried out for different pile-soil conditions and different earthquakes. The results show that under some ground motion and soil-foundation conditions, the nonlinear dynamic response of superstructure may be larger than that of the assumption of fixed foundation, and the pile-soil soft bracing model has an effect on the position of soft layer of superstructure. It is pointed out that it is necessary to consider the dynamic nonlinear analysis of pile-soil-structure in seismic design of structures. Based on the parameters of the existing shaking table test model, the corresponding models of pure frame-pile-soil structure and frame-pile-soil structure with bracing are established, and the dynamic nonlinear time-history analysis and comparison are carried out respectively. The influence of the size of the bottom pile foundation and the soil properties on the dynamic response of the pile-soil interaction system with braced frame is further studied. The particularity of pile foundation will weaken or strengthen the general characteristics of soil-structure interaction system, and different structural systems will even show new characteristics. In this paper, a simplified numerical analysis method of pile-soil-structure dynamic interaction based on soft soil support is established by simplifying the interface of the pile-soil solid element in the form of nonlinear elastic-resistance element. The method can be used to analyze the pile-soil-structure dynamic interaction quickly. The dynamic time history analysis and seismic evaluation of complex upper and lower structures are carried out accurately and effectively.
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU435

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本文編號：2074299