考虑土层非线性的土—桩—结构动力相互作用研究

摘要

常规的抗震设计都是基于刚性地基的假定。然而，实际地震中土-桩-结构相互作用对结构反应的影响往往是不可忽略的。但是由于计算能力等方面的制约，采用直接分析法对于大型空间结构来说并不现实。 基于以上考虑，本文进行了以下工作并得出了一些有意义的结论： (1)本文提出了一种针对地震作用下考虑土-桩-结构相互作用问题的简化有限元算法，在这种算法中近似考虑了土的非线性的影响，并通过算例分析，验证了本方法的可行性与准确性。 (2)本文归纳了一种求取变参数土层中群桩动力阻抗的计算方法，并对在考虑土的非线性情况下群桩动力阻抗的修正提出了两种方案。通过算例证明，此种方法具有良好的工程实用性；通过算例分析，证明本文提出的修正方案，尤其是第二种修正方案，大大提高了计算效率。 (3)采用本文提出的算法对浦东机场二期航站楼主楼进行了地震反应分析，通过与常规的刚性地基假定算法的计算结果进行对比分析可以得出以下结论：①采用本文算法使计算效率大大提高；②对于大型空间结构而言，常规的刚性地基假定并不偏于安全，考虑土-桩-结构动力相互作用是很有必要的。

目录

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声明

第1章绪论

1.1土—结构动力相互作用及其影响

1.2土—结构相互作用的研究历史和发展现状

1.3土—结构相互作用的研究方法简介

1.3.1室内试验

1.3.2原型测试

1.3.3理论分析方法

1.4土—桩—结构动力相互作用的研究现状

1.4.1多质点系模型

1.4.2弹性介质中的梁模型

1.4.3有限元模型

1.4.4边界元模型

1.4.5总结

1.5主要研究目的及内容

第2章自由场地反应分析

2.1土—基岩体系的运动方程

2.2土体无限边界的处理

2.3等效线性化

2.3.1等效线性化方法的发展和应用

2.3.2等效线性化方法的实现

2.4 MSC系列大型通用有限元软件介绍

2.4.1 MSC.Nastran

2.4.2 MSC.Patran

2.5算例分析

2.5.1场地土层

2.5.2地震波

2.5.3一致输入下土层反应分析

2.6本章小结

第3章变参数土层中群桩的动力阻抗计算及土—桩—结构体系的地震反应分析

3.1概述

3.1.1单桩阻抗函数

3.1.2群桩阻抗函数

3.2变参数土层中群桩的阻抗函数计算

3.2.1变参数上层向均匀土层的等效

3.2.2单桩动力阻抗的计算

3.2.3相互作用因子的计算

3.2.4群桩阻抗函数矩阵

3.3群桩阻抗函数的修正

3.4群桩阻抗函数计算实例

3.4.1土层及群桩参数

3.4.2变参数土层等效为均匀土层

3.4.3均匀土层中群桩动力阻抗的计算

3.4.4群桩动力阻抗的修正

3.5土—桩—结构体系地震反应分析

3.5.1土—桩—结构体系地震反应的分析方法

3.5.2算例分析

3.6本章小结

第4章浦东国际机场二期航站楼主楼考虑土非线性的土—桩—结构动力相互作用分析

4.1概述

4.2工程场地及结构参数

4.3土—桩—结构动力相互作用分析

4.3.1场地反应分析

4.3.2群桩动力阻抗计算

4.3.3浦东机场二期航站楼主楼地震反应分析

4.4本章小结

第5章结论与展望

致谢

参考文献

附录浦东机场场地参数

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果