长周期地震动下考虑ＳＳＩ效应三种地基的层间隔震结构试验分析

长周期的远场类谐和地震动易使隔震结构地震响应强烈,基于刚性地基假定设计的隔震结构在实际土层中减震效果良好,但考虑土－结构相互作用（ＳＳＩ效应）后不能体现良好的减震效果。为此在已有刚性地基、软土地基和软夹层地基上大底盘单塔楼层间隔震结构的振动台试验结果的基础上进行对比分析,探讨在远场类谐和地震动作用下三种地基上层间隔震结构动力响应及其减震性能的差异。结果表明:在 ＳＳＩ效应作用下,软土地基上非隔震、隔震结构的自振周期延长倍数较软夹层地基条件下略有增大;不同类型地震动下,软土、软夹层地基上隔震结构的加速度放大系数分布规律相似,且考虑ＳＳＩ效应后层间隔震结构的上、下子结构加速度响应均存在差异;远场类谐和地震动下软夹层地基上隔震结构的位移响应增大幅度较软土地基显著;软土层地基上层间隔震结构的基础转动角加速度略大于软夹层地基上的基础转动角加速度。     

不同土性地基考虑 ＳＳＩ效应的隔震结构地震响应分析

为探究不同土性地基的ＳＳＩ效应对层间隔震结构影响机理与动力响应规律,选取一个典型层间隔震结构,对其简化并制作缩尺模型,采用振动台试验的方法,分别在硬土、软土这两种地基上单向输入4条地震波来研究模型的动力响应。结果表明:土体具有明显的放大效应,随着地基土由硬变软,隔震结构周期延长倍数降低。隔震结构在硬土地基上能发挥较好的减震效果,而软土地基上减震效果明显减弱。软土地基上塔楼的动力响应较硬土地基增大,塔楼容易成为薄弱部位,其抗震设计应重点关注。     

地震激励下桩-土-结构动力相互作用分析

该文采用连续统一体模型,假设桩-土-结构都为具有粘性阻尼的弹性体,将地震波简化为简谐SH波诱发的水平振动,用基岩运动输入下桩土相互作用的振动解来分析粘弹性半空间场地土的动力反应,并对地震激励下桩-土-结构耦合相互作用进行分析,可为高层建筑和桥梁抗震抗风设计以及地震灾害分析提供理论和实际的参考依据.     

近断层地震动作用下高耸补压塔地震反应分析

由于近场脉冲地震中含有幅值较大的速度脉冲,其表现出的基本特征通常不同于远场地震。为研究近断层地震和地基刚度对补压塔结构动力响应的影响,以某拟建补压塔为研究对象,考虑流固耦合和地基辐射阻尼,建立水体-结构-基础三维有限元模型,采用时程分析方法研究不同地基刚度、不同地震动类型对结构动力的响应规律。利用1999年集集地震的3组不同类型的地震动记录,即远场、近场无脉冲和近场脉冲型,采用精度较高的波动输入方法和黏弹性人工边界对构筑物进行动力分析。研究表明：不同的地震动特性和土-结构相互作用效应对补压塔的结构响应有显著影响,在地基刚度不大时,近场脉冲型地震位移响应是远场地震的2.5倍以上,鞭稍效应更为明显。近场脉冲型地震动对结构响应影响程度与结构第一周期有显著的相关性。研究结果可为近场区域高耸水工结构设计提供理论依据。     

深厚覆盖层上水闸结构-地基体系动力反应特性研究

高抗震设防烈度区的水闸工程,需要采用动力设计方法进行结构设计。对于建于深厚覆盖层地基之上的大多数水闸结构,本文采用等效线性化方法,在总体动力学效应大致相当的意义上,将水闸结构-地基体系中土体非线性问题转换为线性问题进行求解。以某水闸工程为例开展对比分析研究,发现:(1)相对于弹性地基模型,考虑地基土非线性的等效线性化方法可以获得更为合理的水闸结构动力反应;(2)上部机架桥部分的动力反应要比闸墩部分高,在水闸设计过程中应当强化上部机架桥部分的结构设计;(3)对于考虑深厚覆盖层的水闸抗震问题,应当更加深入研究长周期地震动输入的影响;(4)等效线性化方法是考虑了地基土非线性动力特性,工程基础数据及经验较为丰富,也便于扩展为考虑滞回特性的完全动力非线性求解方法。     

碎石桩复合地基设计施工中的若干经验

文中首先介绍了在软弱地基中,设置碎石桩的常规施工方法,提出了用碎石桩法加固地基的机理,这就是桩体作用、垫层作用和砂井作用。根据若干工程的观测资料,对地基土强度在制桩前后的变化、桩土应力比和施工振动影响等问题进行了讨论。最后,用实例介绍了采用不打到硬层的短碎石桩处理深厚软基的成功经验。     

桩-土动力相互作用接触面研究综述

桩-土动力相互作用的问题是岩土工程、地震工程和结构工程的重要研究内容,其复杂性源于土动力性能和桩-土接触面的动力接触行为的复杂性,因而接触面的研究是桩-土动力相互作用的主要课题之一。回顾了接触面的研究历程和现状,介绍了接触面的变形机理和接触面数值计算方法,阐述了桩-土接触面分离和滑移的判断方法,并对今后的研究提出了几点看法。     

基于长周期作用的大底盘基础隔震 结构地震响应分析

收集了２７３条地震动信息并进行滤波处理,筛选了近场普通、近场脉冲、远场普通和远场谐和４类地震动,利用ＥＴＡＢＳ软件建立了一个大底盘基础隔震结构的有限元模型,进行隔震和抗震模型在双向地震动作用下的时程分析。结果表明:长周期作用下基础隔震结构减震效果比普通地震动差;大底盘楼层的减震效果在长周期地震动下,较塔楼明显降低,设防烈度下层间位移角超限,罕遇烈度下隔震层位移超限;普通地震动下,隔震结构能够降低大底盘结构的平－扭耦合效应,但长周期地震动下,扭转响应增大,尤其在大底盘顶层;隔震结构与长周期地震动产生共振,导致隔震结构响应的增长幅度大于抗震结构。     

分布荷载作用下部分埋入群桩的水平振动研究

首先将成层地基中的部分埋入桩看作成Winkler地基上的梁,采用传递矩阵法来考虑土体的分层情况,推导出水平分布荷载作用下部分埋入单桩振动公式;然后在被动桩和周围土体相互作用的基础上建立了部分埋入桩的桩-桩相互作用模型,通过讨论参数埋入比L1/L2、桩间距s/d和θ角对桩-桩相互作用因子的影响,得到了部分埋入群桩的动力特性模型,并计算解得群桩的桩身变形以及内力;结果验证了这些因素对于部分埋入群桩中桩-桩相互作用因子有很大影响,并且在浅层土中时能量大部分被土体释放,说明表层土对桩的约束起主要作用,为工程设计提供了依据。     

CFG桩复合地基新型嵌入式褥垫层桩-土应力比改善特性

CFG桩复合地基具有较好的环保效益，近年来在软基处理中推广迅速。鉴于天然地基自身较差的工程特性，加之CFG桩施工扰动易引发表层土持力性能进一步弱化，受荷状态下刚性的CFG桩与桩间土易形成过大的桩-土应力比，褥垫层结构破坏风险增大，不利于复合地基协同受力。研究提出对截桩面下约50 cm厚剧烈影响区土层采用压实碎石换填，再铺设水泥土垫层而形成新型嵌入式褥垫层结构，以改善CFG桩复合地基持力性能，得到以下结论：(1)基于单桩复合地基现场载荷试验对比分析，采用嵌入式褥垫层测得的桩-土应力比显著低于常规平铺褥垫层，极限载荷下桩-土应力比较常规褥垫层的22.9降至13.8,降幅约40%,且全过程桩-土应力比曲线波动相对平缓，尤其是达到极限承载力后无陡降，有利于地基安全受荷；(2)采用数值试验手段模拟CFG群桩复合地基竖向受荷特性，嵌入式褥垫层对桩间土压缩层起到了显著的综合强化作用，既有效减小了桩向褥垫层的相对刺入，也使得褥垫层的变形形态更均匀平整，局部刺入和翘起得到有效缓解，避免了桩-土应力比过大对褥垫层结构的破坏；(3)嵌入式褥垫层条件下不同部位CFG桩的水平变形状态更优，顶部较强的约束将CFG...     

疏桩、承台与桩间土共同作用在工程中的应用

在地表有硬壳层，其下为深厚软土层的地基条件下，采用疏桩、承台与桩间土共同作用的机理设计，可以节省桩数，减少施工对邻近建筑物的影响。对疏桩、承台与桩间土共同作用的机理和应用该机理的适用范围作了分析，并以工程实例加以验证。     

联体式渡槽流固耦合动力特性分析

基于势流体假设建立渡槽——水流固耦合二维联体式渡槽模型,分别计算比较刚性地基约束情况和考虑桩土作用的弹性地基约束情况的渡槽结构在不同水深工况下的计算结果,分析了联体式渡槽的动力特性以及土一桩结构相互作用对上部结构动力特性的影响。计算结果表明：槽内水体使结构自振频率降低,并且随着水深的加大频率降低越多;考虑桩一土相互作用使渡槽结构变柔,自振周期变长,因此在渡槽的静动力计算分析中有必要考虑桩土作用。     

近海结构—流体—地基体系的辐射水动力特性和地震分析

本文提出了求解弹性地基上弹性铅直圆柱体与周周液体耦联振动的解析方法。在该方法中采用了改进的数学模型,不仅考虑了结构-流体相互作用,同时还考虑了弹性地基对整个结构-流体-地基体系的影响。文中给出了依赖于激振频率的辐射附加质量和水动力辐射阻尼的解析表达式,分析了它们随激振频率的变化特性,并将之分别与广义质量和广义阻尼作了比较分析。本文还就结构-流体-地基相互作用对于辐射水动力荷载的影响作了描述和研讨。     

双层土体结构对超长桩承载性状的影响

利用三维有限元方法,研究了双层地基土中超长桩的承载性状.利用线弹性模型模拟桩身混凝土的应力应变关系.邓肯-张非线性弹性模型模拟地基土,河海大学薄单元模型模拟桩.土间的非连续变形.计算结果表明,对上硬下软地基土结构,当硬土层厚度不大于桩身人土深度时,随硬土层厚度的增大,桩顶极限荷载、桩侧极限阻力均呈非线性增大;对上软下硬地基土结构,当软土层厚度不大于桩身入土深度时,随软土层厚度的增大,桩顶极限荷载、桩侧极限阻力均呈非线性减小;桩身轴力和桩侧阻力沿深度的分布随地基土结构而异.桩侧摩阻力在硬、软土层分界处有急剧变化现象;超长桩的失稳由桩侧土体的破坏引起.     

土与结构相互作用对海上风机TMD减振效果的影响研究

通过建立考虑土与结构相互作用的海上风机支撑结构三维有限元分析模型，结合泥面处固定连接和不同的地基土性质，研究了风浪荷载联合作用下海上风机TMD的减振效果，分析了土与结构相互作用对TMD减振效果的影响。结果表明，若将泥面处简化为固定连接，会严重低估风机结构的动力响应；土与结构相互作用会放大风机结构的动力响应，且降低TMD的减振效果，与泥面处固定连接相比控制率降低约4%；在其他条件都相同的前提下，风机结构的动力响应随地基土弹性模量的增大而减小，且土体工程性质越好，TMD的减振效果越好。     

深厚软土刚-柔性桩与格构墙复合地基分析

为加固深厚软土地基软土层,文章创新性提出了采用刚-柔性桩与格构墙复合地基,以加强天然地基、约束软土地基垂直与水平变形为目标,把刚-柔性桩与格构墙复合地基技术相结合,将刚性桩与柔性桩(水泥土搅拌桩)间隔布置,分深、浅层加固软土地基,同时利用水泥土搅拌桩形成格构墙,对软土地基围固,二者结合,有效地加强复合地基整体作用和抗变形能力。     

PCC桩复合地基桩土应力比的计算及影响因素分析

PCC桩是一种适合软土地区加固的刚性桩,以大面积PCC桩复合地基中的一个桩- 土-垫层单元为研究对象,考虑桩-土-垫层的共同作用,提出了PCC桩复合地基桩土应力比的一种计算方法。该方法假定桩土界面的摩阻力与桩土相对位移为理想弹塑性关系、同一水平面上桩间土与桩芯土沉降相同、桩端土符合Winkler地基模型,考虑桩-土-垫层的协同作用机理,推导出了PCC桩复合地基桩土应力比和沉降的计算公式,并根据推导出的公式对桩土应力比的影响因素进行了分析,为PCC桩复合地基优化设计提供参考和依据。     

加筋土挡墙-抗滑桩组合支挡结构数值模拟

针对软弱土层上方高填方路堤的填筑问题,提出了一种加筋土挡墙-抗滑桩组合支挡结构。采用有限差分软件FLAC3D建立加筋土挡墙-抗滑桩组合支挡结构数值分析模型,着重分析了不同面板浇筑方式对加筋土挡墙墙面水平位移、墙背土压力、桩身水平位移、桩身弯矩和土工格栅应力分布的影响。模拟结果表明:后浇式刚性面板组合支挡结构的墙面水平位移呈线性分布,最大位移出现在墙顶;所受土压力远小于刚性面板;桩身水平位移和弯矩均较大。刚性面板组合支挡结构的土工格栅最大拉应力出现在面板与格栅连接处,而后浇式刚性面板组合支挡结构土工格栅最大拉应力随着层高的增加,出现位置距离挡墙越远。后浇式刚性面板组合支挡结构由于其面板位移和受力较小,性能良好,故其适合在软弱土高填方地区推广使用。     

高土石坝-地基动力相互作用的影响研究

我国土石坝建设高度已迈入300 m级,其体积和质量巨大,坝-基交界覆盖区域(建基面)沿顺河向长可超千米,且筑坝材料具有非线性特性,地震时的坝-基动力相互作用问题越发受到工程界的关注,亟待开展系统研究。本文以我国已建和拟建的若干代表性高土石坝工程为背景,采用波动分析方法考虑坝-基动力相互作用,系统地讨论了地基截取范围的影响,并通过与传统振动分析方法对比,研究了坝-基动力相互作用对大坝地震反应的影响。结果表明:高土石坝的地震反应计算采用波动分析方法更符合实际;在考虑坝-基动力相互作用时,建议地基截取范围取坝-基交界面顺河向长度的0.3～0.5倍(面板坝时约1.0H～1.5H,心墙坝时约1.2H～1.8H,H表示坝高);与振动分析方法相比,波动分析方法获得的坝体加速度极值降幅约为10%～40%,动位移极值降幅约为10%～50%,面板动应力极值降幅:拉应力约为20%～40%,压应力约为15%～30%。可见,坝-基动力相互作用的影响是显著的,振动分析方法不能反映地震对大坝作用的实际情况,高估了大坝的地震反应,从而低估大坝的极限抗震能力。     

ＬＲＢ基础隔震结构在极罕遇地震作用下的碰撞响应研究

随着极罕遇地震作用的引入,有必要探讨基础隔震结构在极罕遇地震作用下是否还具有良好 的抗震性能。采用改进的 Ｋｅｌｖｉｎ碰撞分析模型和双线性恢复力模型,建立基础隔震结构与周围挡土墙 碰撞的运动方程,用 ＭＡＴＬＡＢ进行非线性时程分析。基于非线性时程分析的结果,研究基础隔震结构 在极罕遇地震作用下的碰撞响应。比较考虑碰撞和不考虑碰撞两种情况下,上部结构平均延性系数和 隔震支座平均剪应变随隔震结构力学性能参数的变化曲线;不同碰撞参数下,上部结构平均延性系数和 隔震支座平均剪应变随隔震结构力学性能参数的变化曲线。结果表明基础隔震结构在极罕遇地震作用 下的碰撞控制了隔震支座的剪应变,但加剧了上部结构的动力响应。提高上部结构或者隔震体系的屈 服承载力可以降低上部结构的碰撞响应,增加隔震缝宽度、提高隔震体系屈服承载力或者隔震支座直径 可以降低碰撞发生的概率。