粘弹性地基-桩箱(筏)基础-上部结构动力相互作用

摘要

该论文试图通过理论分析和算例,认识地基-基础-上部结构动力相互作用的机理,为考虑动力相互作用的结构抗震设计提供理论依据和设计建议.为此,该论文进行了如下工作:1、该论文采用Novak薄层法,分析了单桩的竖向、扭转、水平及水平-摇摆耦合振动.然 后,引进Novak和韩英才的边界层理论,全面分析和对比了匀质弹性、匀质粘弹性和非均质 粘弹性地基中单桩的动力阻抗,考察了各种因素对单桩动力阻抗的影响程度.2、该论文采 用动力相互作用因子和位移法,全面推导了刚性承台群桩在匀质弹性地基、匀质粘弹性地基及非匀质粘弹性地基中的竖向动力阻抗、摇摆动力阻抗、水平动力阻抗和扭转动力阻抗.3 、该建立了地基-基础-上部结构平面动力相互作用和空间动力相互作用的运动方程.4、为 了考虑结构中剪力墙的影响,该论文推导了带转角的平面应力单元,与一般板单元组合后,可以很方便地与空间梁柱单元自由组合,各单元之间位移协调.该单元有解析表达式,程序容易编制,精度高.5、该论文编制了地基-基础-上部结构平面和空间动力相互作用的时程分析程序.6、该论文在有关文献的基础上,提出了计算地基-基础-上部结构相互作用系统基本周期的简化计算公式.7、通过三个算例,分析了不同基础形式、不同输入地震波对相互作用系统地震作用的影响.8、一般情况下,在软弱地基上,考虑相互作用以后,结构顶层位移将比刚性地基的计算结果要大,主要是由于基础的转动和平动增加了结构的顶层位移,建议在结构抗震设计中进行位移校核时考虑这一不利影响.而这于采用桩箱基础的相互作用系统,由于桩基的存在有效地控制了结构的水平位移,在绝大多数情况下,结构顶层位移比刚性比基的计算结果要小.

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1课题背景和来源

1.2土-结构动力相互作用国内外研究现状及水平

1.2.1土-结构动力相互作用的研究进程

1.2.2土-结构动力相互作用的主要影响

1.2.3土-结构动力相互作用分析的模型与方法

1.2.4土-结构动力相互作用体系的地震输入

1.2.5考虑土-结构动力相互作用的抗震设计

1.3地基-桩基-上部结构动力相互作用国内外研究现状及水平

1.3.1动荷载作用下的单桩

1.3.2动荷载作用下的群桩

1.3.3地基-桩基-上部结构动力相互作用

1.4论文研究的主要内容

2单桩动力阻抗

2.1概述

2.2单桩竖向振动

2.2.1匀质弹性薄层竖向振动

2.2.2匀质粘弹性薄层竖向振动

2.2.3非匀质粘弹性薄层竖向振动

2.2.4单桩竖向振动

2.2.5不同地基模型单桩竖向动力阻抗对比分析

2.3单桩扭转振动

2.3.1匀质弹性薄层扭转振动

2.3.2匀质粘弹性薄层扭转振动

2.3.3非匀质粘弹性薄层扭转振动

2.3.4单桩扭转振动

2.3.5不同地基模型单桩扭转动力阻抗对比分析

2.4单桩水平振动

2.4.1匀质弹性薄层水平振动

2.4.2匀质粘弹性薄层水平振动

2.4.3单桩水平振动

2.4.4不同地基模型单桩水平动力阻抗对比分析

3群桩动力阻抗

3.1动力相互作用因子

3.2群桩动力阻抗

3.2.1群桩竖向动力阻抗

3.2.2群桩摇摆动力阻抗

3.2.3群桩水平动力阻抗

3.2.4群桩扭转动力阻抗

3.3群桩动力阻抗算例

3.3.1群桩竖向动力阻抗算例

3.3.2群桩摇摆动力阻抗算例

3.3.3群桩水平动力阻抗算例

4粘弹性地基-桩箱(筏)基础-上部结构动力相互作用分析

4.1块体基础动力阻抗

4.1.1矩形明置基础静刚度

4.1.2矩形埋置基础静刚度

4.1.3矩形埋置基础动力阻抗

4.2带平面转角的剪力墙单元刚度矩阵

4.3地基-基础-上部结构动力相互作用运动方程

4.3.1地基-基础-上部结构平面动力相互作用运动方程

4.3.2地基-基础-上部结构空间动力相互作用运动方程

4.4粘弹性地基-桩箱(筏)基础-上部结构动力相互作用分析

4.4.1上部结构抗侧刚度矩阵

4.4.2粘弹性地基-箱(筏)基-上部结构动力相互作用分析

4.4.3粘弹性地基-桩箱(筏)基础-上部结构动力相互作用分析

5程序编制和算例

5.1地基-基础-上部结构动力相互作用程序编制

5.2平面动力相互作用分析算例一

5.3平面动力相互作用分析算例二

5.4平面动力相互作用分析算例三

5.5平面动力相互作用规律小结

5.5.1周期变化

5.5.2相互作用系统地震响应

5.5.3考虑相互作用影响的界限

6结论和建议

参考文献

本文作者科研论文发表目录

致谢

附录