基于Opensees的桩基横向动力特性数值模拟研究

摘要

桩基在工程中的广泛应用使得对其研究显得尤为重要，而在可液化场地中的桩基的复杂受力研究观点尚未达成一致。故对在动力作用下桩基的动力相互作用的研究有着重要意义。本文重点研究桩—土—承台结构在动力作用下的研究，并运用Opensees软件进行数值模拟分析。随后提出单桩下桩基抗震简化模型，并对其进行参数敏感性研究分析。主要研究工作如下：
　　首先，在小型振动台试验设计中，第一次采用新型的FBG数据采集系统，以确保能够得到精确的试验数据。此外，对试验用土进行筛选，制作模型箱和模型桩，对监测点进行布置，并对多种试验工况进行设计。通过同时设置非接触式激光位移计进一步验证FBG测量系统在振动台试验中应用的可行性。
　　其次，使用 OpenseesPL有限元软件对振动台试验进行数值模拟分析，通过对试验各种工况进行模拟并对比后发现，OpenseesPL有限元软件不仅可以很好的模拟液化土中桩基横向动力响应问题，并且计算收敛速度比其他相关有限元软件快，模拟结果与试验结果符合较好。
　　最后，通过对常用的Winkler弹性地基梁模型分析，首次运用Opensees软件建立土体—单桩—承台体系二维有限元模型，模型中同时考虑自由场土体对桩基动力响应的影响。得出以下主要结论：
　　（1）对于砂土动力p-y单元，内摩擦角对其影响最大，重度次之。
　　（2）对于黏土动力p-y单元，不排水抗剪强度影响最大，极限承载力一半时的应变值也对其影响较大。
　　（3）自由场土体长度对桩结构动力响应的影响，当自由场长度足够长时，土体特性对其影响可以忽略，当自由场土体长度为300米时能够满足计算要求。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2 研究方法

1.3 研究现状

1.4 本文研究的主要内容和研究意义

第二章 桩-土动力作用振动台试验

2.1引言

2.2 FBG工作原理及其应用

2.3 振动台和数据采集系统

2.4试验设计及模型参数

2.5本章小结

第三章 Opensees有限元软件分析

3.1 引言

3.2 Opensees软件介绍

3.3液化砂土建模分析方法

3.4 Biot固结理论

3.5 瑞利（Rayleigh）阻尼

3.6 本章小结

第四章 Opensees在桩基动力响应中的应用研究

4.1 引言

4.2 数值模型的建立

4.3 振动台试验与数值模拟对比分析

4.4地震波输入试验分析

4.5 本章小结

第五章 桩基抗震简化分析模型建立及参数敏感性分析

5.1引言

5.2 动力p-y单元

5.3简化模型简述

5.4动力p-y曲线法参数敏感性分析

5.5本章小结

第六章 结论和展望

6.1 主要成果

6.2存在的不足与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果