桩-土-结构相互作用

摘要： 在土质较差地区,直埋式配电杆力学分析模型仍按照简化的固结约束考虑不再适用,支盘扩底桩作为一种新型配电杆基础型式,能显著提升抗风性能,但目前针对这种基础型式电杆的受力特性和风振响应研究较少。为考虑土质较差地区桩-土-结构相互作用(PSSI)对配电杆受力特性的影响,建立了杆-桩-土有限元模型,开展了桩周土弹性约束下的新型电杆动力特性分析,进行了脉动风激励下的简化固结约束模型、考虑PSSI效应弹性约束直埋桩模型和新型支盘扩底桩模型的风振响应分析。结果表明,考虑PSSI作用后,结构的自振频率要比简化的固结模型频率有所降低,降低幅度可达12.6%,相应振型也有所滞后;PSSI效应对动力响应影响更为明显,支盘扩底桩可有效减小动力响应下PSSI效应对结构的影响;支盘扩底桩与传统等径桩相比,结构刚度增加甚微,但可降低结构风振响应的加速度峰值,从而起到减小配电杆风振动力荷载的作用,还可降低沿电杆分布的弯矩峰值,从而提高电杆的抗风性能。

摘要： 针对我国某核电站,建立土质地基条件地基-基础-核岛结构的整体有限元模型。分别针对核岛结构、土-桩-核岛结构、土-箱形基础-核岛结构进行模态分析,获取非基岩核电结构的振动模态;采用显示动力时程分析方法对地基-基础-核岛结构整体模型进行反应分析。研究结果表明:桩基础可以明显增强地基的竖向刚度和上部结构的抗倾覆能力;与箱形基础相比,桩基础减小了上部结构的摇摆响应和竖向响应,但是会增大上部结构对水平向加速度的放大效应及楼板反应谱高频(3~6 Hz)响应;核岛结构受到惯性作用会在桩头产生较大的弯矩和剪力,设计时不可忽略桩头受到的弯剪作用;当核岛埋置深度较大且设置了箱形基础时,桩头被约束在一个较刚性的平面内,桩基荷载再分配效应减弱,角桩的地震危险性最大、边桩次之、中心桩最小。

摘要： 以某下承式混凝土拱桥为依托,建立迈达斯Civil有限元模型,分析了“桩-土结构相互作用”对桥梁地震响应的影响,结果表明:考虑“桩-土结构相互作用”使得轴力、弯矩、剪力均有所降低;考虑“桩-土结构相互作用”的模拟方式更加符合桥梁的实际状态,桥梁结构在静力荷载工况作用下的结构内力及变形均有一定程度的减小;考虑“桩-土结构相互作用”后,尤其以8~25s段的桥梁时程分析幅值下降最为明显;根据8~25s的时程分析结果,考虑“桩-土结构相互作用”后,跨中截面速度峰值可下降18.5%,跨中截面加速度峰值可下降21.8%,跨中截面挠度峰值可下降20.1%。

摘要： 核电厂取水构筑物是核电工程的重要组成结构,斜坡地基及复杂非均质的厂址条件对其影响难以忽略.以某核电厂桩基加固的取水构筑物为例,基于有限元软件ANSYS及其二次开发特点建立了三维桩-土-取水构筑物动力相互作用模型,进而通过对该模型开展静动力联合分析,探讨了桩基内力、构筑物主应力分布规律,以及不同桩基条件下变形、应力及部分构件内力的变化,并基于GeoStudio软件对地基整体稳定性进行分析,给出了取水构筑物结构的安全储备及部分薄弱处的加固方案.研究成果可为类似桩基加固结构在倾斜基岩及软土覆盖区域大的厂址条件下抗震安全分析提供参考.

摘要： 为了研究剪切连梁对双柱式桥墩地震响应的影响,该文将双柱式桥墩和带剪切连梁双柱式桥墩置于全桥模型中开展振动台试验研究,其中带剪切连梁双柱式桥墩沿墩等间距附有5根剪切连梁。因此设计了一座几何相似比为1/70且包含桥墩(含双柱式桥墩和带剪切连梁双柱式桥墩)、主塔、主梁、群桩和模型土等在内的斜拉桥试验模型并开展振动台试验,比较研究人工波、El Centro波和Mexico City波等不同频谱特性地震作用下双柱式桥墩和带剪切连梁双柱式桥墩的地震响应特性。试验结果表明:与双柱式桥墩结果相比,在人工波、El Centro波和Mexico City波作用下,带剪切连梁双柱式桥墩的墩底最大应变明显减小,表明附加的剪切连梁可有效降低墩柱的弯矩应变响应,实现了剪切连梁起分散墩柱受力的作用;与振动台输出最大加速度相比,三条地震波作用下带剪切连梁双柱式桥墩的墩底加速度放大1.4倍~1.8倍,表明桩-土-结构相互作用对纵向加速度产生不利影响,具有明显放大效应;地震输入的频谱特性明显影响双柱式桥墩和带剪切连梁双柱式桥墩的加速度、位移和应变等地震响应,且其影响程度取决于地震输入卓越频谱与结构频率特性之间的相关关系。

摘要： 在考虑桩-土-结构动力相互作用的情况下,针对短桩基础-高层剪力墙体系在罕遇地震作用下的位移反应问题,以位于南宁盆地某高层住宅楼项目为工程背景,基于ABAQUS软件为平台的平行计算技术,对土体-群桩-地下室-上部结构体系进行了水平地震反应三维数值模拟,土体的动力非线性采用修正Drucker-Prager模型,地震荷载为水平双向输入,分析结果表明:(1)整个上部结构中,第32层顶板的水平相对位移峰值最大,随着楼层降低,各层楼板的水平相对位移峰值呈渐进式减小;(2)同一楼层不同位置的相对位移反应幅值和相位的差异显著,说明上部结构的楼层平面发生了扭转变形;(3)根据上部结构的位移时程反应分析结果,说明输入地震动的特性能够明显影响地下结构的位移反应;(4)从上部结构相对位移反应的角度分析,使用短桩基础的高层剪力墙结构整体抗震性能良好.

摘要： 在考虑筏体非线性特性的基础上,将基础视为板,采用有限元分析方法求解筏板的应力分布,提出了考虑桩筏基础相互作用效应的设计方法.该方法是将筏板看作是由一组桩和土支撑的板,以桩弹簧和筏板弹簧的组合考虑桩和筏板的作用,计算大竖向荷载作用下的沉降,考虑了群桩的极限承载力.此外通过考虑桩的非线性特性,为桩筏基础的非线性特性估计提供了依据,也可同类工程设计商榷.

摘要： 本文结合兰州毅德国际商贸城园区规划二路柳沟河桥设计实例讨论了桩-土-结构相互作用对空心薄壁墩梁桥在非线性时程反应分析抗震结构性能的影响,通过不同计算模型比较讨论了利用桩-土-结构相互作用优化空心薄壁墩梁桥抗震结构设计,并提出在桩-土-结构相互作用在抗震中需要进一步研究的问题。

摘要： 内陆地区建设核电站已成为核电发展的新趋势,而非岩性地基条件下的核岛地震响应分析是抗震安全评价的关键问题.综合考虑土体非线性特征、无限地基辐射阻尼效应及桩-土-结构动力相互作用等因素,本文采用等价线性法描述土体的非线性特征,引入粘性边界模拟无限地基辐射阻尼效应,建立了非岩性地基条件下桩-土相互作用三维地震响应分析模型,运用UPFs二次开发特性在ANSYS中创建了等价线性单元及粘性人工边界单元,实现所开发模型的嵌入.进而,通过典型土层反应分析数值算例验证该模型的合理性及适应性.最后,以某非岩性地基条件下的AP 1000堆型反应堆厂房为研究对象,在考虑地基非线性的基础上就地基处理对核岛厂房结构地震响应的影响进行探讨.研究结果可为类似非岩性地基条件下核岛厂房的抗震安全评价提供借鉴与参考.

摘要： 大跨斜拉桥的自振频率和阻尼低以及空间尺度大,其地震响应受桩基础、场地土特性和地震动空间效应的影响较大.然而,由于试验条件和技术所限,目前尚缺乏相关的全模型振动台试验研究.以一座试设计主跨1400m超大跨斜拉桥为原型,设计和制作了一座几何相似比为1/70且包括上部结构、桩基础和场地土等在内的试验模型,通过振动台试验研究了多点激励对桩-土-斜拉桥全模型地震响应的影响及其规律.试验结果表明:纵向多点激励使一侧主塔的纵向位移、一侧主塔和桥墩的纵向桩-土-结构相互作用效果以及主跨一侧竖向位移增大,而另一侧减小;横向多点激励使一侧主塔的横向位移和一侧桥墩的横向桩-土-结构相互作用效果增大,另一侧减小,但使两侧主塔的横向桩-土-结构相互作用效果和主跨两侧横向位移响应均增大;桩-土-结构相互作用对斜拉桥的加速度响应产生不利影响.基于上述结果,大跨斜拉桥的抗震设计或性能评估应考虑多点激励和桩-土-结构相互作用的影响.

摘要： 以支盘桩-地基一结构动力相互作用振动模型试验为基础，结合通用有限元程序MARC，对桩-土结构动力相互作用体系进行了三维有限元分析。计算与试验得出的规律基本一致。由于上部结构的摆动造成一侧受拉一侧受压，从而出现拉拔现象，使桩基与土体发生了脱开再闭合甚至还发生了滑移。桩身的应变幅值呈桩顶大、桩底小的倒三角形分布。桩土接触压力在靠近桩两端部分较大而在桩体中部较小，大体呈K形分布。各支盘中，下部所承受的压力值要明显大于上部。角桩的应力、应变幅值要明显大于中桩。通过计算分析与试验的对照研究，验证了采用的计算模型与分析方法的合理性，为结构-地基动力相互作用的进一步研究奠定了基础。

摘要： 以支盘桩-地基一结构动力相互作用振动模型试验为基础，结合通用有限元程序MARC，对桩-土结构动力相互作用体系进行了三维有限元分析。计算与试验得出的规律基本一致。由于上部结构的摆动造成一侧受拉一侧受压，从而出现拉拔现象，使桩基与土体发生了脱开再闭合甚至还发生了滑移。桩身的应变幅值呈桩顶大、桩底小的倒三角形分布。桩土接触压力在靠近桩两端部分较大而在桩体中部较小，大体呈K形分布。各支盘中，下部所承受的压力值要明显大于上部。角桩的应力、应变幅值要明显大于中桩。通过计算分析与试验的对照研究，验证了采用的计算模型与分析方法的合理性，为结构-地基动力相互作用的进一步研究奠定了基础。

摘要： 以支盘桩-地基一结构动力相互作用振动模型试验为基础，结合通用有限元程序MARC，对桩-土结构动力相互作用体系进行了三维有限元分析。计算与试验得出的规律基本一致。由于上部结构的摆动造成一侧受拉一侧受压，从而出现拉拔现象，使桩基与土体发生了脱开再闭合甚至还发生了滑移。桩身的应变幅值呈桩顶大、桩底小的倒三角形分布。桩土接触压力在靠近桩两端部分较大而在桩体中部较小，大体呈K形分布。各支盘中，下部所承受的压力值要明显大于上部。角桩的应力、应变幅值要明显大于中桩。通过计算分析与试验的对照研究，验证了采用的计算模型与分析方法的合理性，为结构-地基动力相互作用的进一步研究奠定了基础。

摘要： 挤扩支盘桩作为一种新型的桩基,具有优良的工程特性.设计实现了支盘桩-土-上部结构动力相互作用体系的振动台模型试验.研究了支盘桩-土-上部结构动力相互作用体系的结构动力响应.相互作用体系对结构动力特性和结构地震反应均有较大的影响.在振动过程中,土体和相互作用体系的频率变小,阻尼比增大;支盘桩基础和土体对上部结构的约束和对地震波的过滤吸收使得上部结构的阻尼比迅速提高.在地震激励下支盘桩-土-上部结构相互作用能够较好地起到减震作用.

摘要： 挤扩支盘桩作为一种新型的桩基,具有优良的工程特性.设计实现了支盘桩-土-上部结构动力相互作用体系的振动台模型试验.研究了支盘桩-土-上部结构动力相互作用体系的结构动力响应.相互作用体系对结构动力特性和结构地震反应均有较大的影响.在振动过程中,土体和相互作用体系的频率变小,阻尼比增大;支盘桩基础和土体对上部结构的约束和对地震波的过滤吸收使得上部结构的阻尼比迅速提高.在地震激励下支盘桩-土-上部结构相互作用能够较好地起到减震作用.

摘要： 挤扩支盘桩作为一种新型的桩基,具有优良的工程特性.设计实现了支盘桩-土-上部结构动力相互作用体系的振动台模型试验.研究了支盘桩-土-上部结构动力相互作用体系的结构动力响应.相互作用体系对结构动力特性和结构地震反应均有较大的影响.在振动过程中,土体和相互作用体系的频率变小,阻尼比增大;支盘桩基础和土体对上部结构的约束和对地震波的过滤吸收使得上部结构的阻尼比迅速提高.在地震激励下支盘桩-土-上部结构相互作用能够较好地起到减震作用.

摘要： 挤扩支盘桩作为一种新型的桩基,具有优良的工程特性.设计实现了支盘桩-土-上部结构动力相互作用体系的振动台模型试验.研究了支盘桩-土-上部结构动力相互作用体系的结构动力响应.相互作用体系对结构动力特性和结构地震反应均有较大的影响.在振动过程中,土体和相互作用体系的频率变小,阻尼比增大;支盘桩基础和土体对上部结构的约束和对地震波的过滤吸收使得上部结构的阻尼比迅速提高.在地震激励下支盘桩-土-上部结构相互作用能够较好地起到减震作用.

摘要： 挤扩支盘桩作为一种新型的桩基,具有优良的工程特性.设计实现了支盘桩-土-上部结构动力相互作用体系的振动台模型试验.研究了支盘桩-土-上部结构动力相互作用体系的结构动力响应.相互作用体系对结构动力特性和结构地震反应均有较大的影响.在振动过程中,土体和相互作用体系的频率变小,阻尼比增大;支盘桩基础和土体对上部结构的约束和对地震波的过滤吸收使得上部结构的阻尼比迅速提高.在地震激励下支盘桩-土-上部结构相互作用能够较好地起到减震作用.

摘要： 本发明提出了桩土相互作用及桩端土本构模型，并发明了该模型的参数确定方法；对基桩计算提出了力法和位移法。桩身本构模型采用现行线性或弹塑性模型，采用本发明提出的模型可以模拟在粘土区增加桩长桩顶承载力提高不大和各种地质条件下基桩的承载力特征，确定桩身断裂位置和优化基桩设计等各种特征，有利于设计、施工等的发展。

摘要： 本发明公开了一种斜直交替群桩‑土‑结构相互作用实验模型，属土工相似模拟实验技术领域，为解决斜直交替群桩‑土‑结构相互作用实验模型制作复杂的问题而设计。本发明由土箱、地基土、斜直交替群桩基础、承台和上部结构组成；所述的土箱为上方敞开的空心长方体，由钢板焊接而成；所述的地基土分为两层，上层为黏土，下层为砂土；所述的斜直交替群桩基础由两根垂直桩和两根倾斜桩组成，桩底标高相同；所述的承台为混凝土浇筑的长方体，其将垂直桩和倾斜桩联为整体；所述的上部结构由独柱墩和配重组成，独柱墩为圆柱体，上端植入两根竖向排列的螺纹杆，配重由不同重量的砝码组合而成。本发明结构简单、加工制作方便、工程实用性强。

摘要： 本发明提出了桩土相互作用及桩端土本构模型，并发明了该模型的参数确定方法；对基桩计算提出了力法和位移法。桩身本构模型采用现行线性或弹塑性模型，采用本发明提出的模型可以模拟在粘土区增加桩长桩顶承载力提高不大和各种地质条件下基桩的承载力特征，确定桩身断裂位置和优化基桩设计等各种特征，有利于设计、施工等的发展。

摘要： 本发明公开了一种模拟土‑桩‑承台‑上部结构相互作用的风洞模型装置。模型外框架通过基座与风洞底盘相连，在竖直方向上，刚性质量块通过压弹簧与模型外框架相连，并通过圆台固定位置，水平方向上，刚性质量块通过挂钩、拉弹簧和挂钩板与模型外框架相连，刚性质量块通过承台承载上部结构，盖板位于模型外框架之上并固定于风洞地面，盖板上表面与风洞地面齐平，挂钩数目、圆台数目以及拉、压弹簧刚度通过有限元和缩尺理论计算获得。本发明可实现建筑风洞中建/构筑物下部结构如土‑桩‑承台的模型模拟，实现建筑风洞中土‑桩‑承台‑上部结构相互作用的研究。

摘要： 本发明公开了一种斜直交替群桩-土-结构相互作用实验模型，属土工相似模拟实验技术领域，为解决斜直交替群桩-土-结构相互作用实验模型制作复杂的问题而设计。本发明由土箱、地基土、斜直交替群桩基础、承台和上部结构组成；所述的土箱为上方敞开的空心长方体，由钢板焊接而成；所述的地基土分为两层，上层为黏土，下层为砂土；所述的斜直交替群桩基础由两根垂直桩和两根倾斜桩组成，桩底标高相同；所述的承台为混凝土浇筑的长方体，其将垂直桩和倾斜桩联为整体；所述的上部结构由独柱墩和配重组成，独柱墩为圆柱体，上端植入两根竖向排列的螺纹杆，配重由不同重量的砝码组合而成。本发明结构简单、加工制作方便、工程实用性强。

摘要： 本发明涉及一种观察和测量非饱和土的桩土相互作用的实验装置，属于桩土测试实验技术领域。本实验装置，包括：桩体、加载装置、透明模型箱、用于监测桩体受力情况的传感系统和PIV观测系统；透明模型箱内设有非饱和土地基，桩体竖直设置，桩体的下端插设在非饱和土地基中，加载装置安装在透明模型箱上，加载装置的输出端与桩体的上端和非饱和土地基连接，传感系统的输入端设在桩体上和非饱和土地基中，PIV观测系统的输出端朝向透明模型箱。本实验装置能够观测并记录竖向荷载与循环竖向荷载作用等条件下桩周土的位移形变与桩身的相关各类参数变化情况，利于评估非饱和土的桩土相互作用。

摘要： 本发明公开了一种可动态监测桩柱与土相互作用分布力的桩柱系统，其包括桩柱模型和纵向测力计，桩柱模型包括桩柱基座、中间桩柱模型和顶部桩柱模型，在桩柱基座的顶部纵向叠加有若干中间桩柱模型。优点：通过在桩柱模型的不同高度位置设置纵向测力计，可以对桩侧不同深度位置的桩柱与土体的竖向相互作用力进行测量，同时，在桩柱模型的不同高度位置还设置了水平测力计，可对不同深度地基土体与桩柱的水平作用力进行测量。并且，桩柱主体可以重复使用，在对不同材质、不同尺寸、不同粗糙度桩体进行试验时，只需要更换桩柱表层即可，一方面可以降低试验成本，起到节能环保的作用，另一方面可以加快试验进度，提高效率。

摘要： 本发明涉及一种被动桩多种位移模式下桩‑土相互作用的模型试验装置与方法，包括：承重底板；设置在承重底板一侧的竖向滑轨；安装在所述竖向滑轨上的水平顶升机构；水平传力机构：包括与所述水平顶升机构相连接的L型承载板、以及设置在所述L型承载板上的活动板，所述活动板可绕L型承载板转动，且活动板的转动中心轴与水平顶升机构方向垂直，在L型承载板与水平顶升机构之间还设有压力传感器；安装在承重底板另一侧的层状模型箱：其由若干个方形框架上下叠放而成，在层状模型箱内还铺设有填土，在填土内埋设有待测被动桩；以及遮挡机构。本发明可以简单、高效、直观地监测多种位移模式下桩周土体的变形特征以及桩体的响应规律。

摘要： 本实用新型涉及一种斜直交替群桩-土-结构相互作用实验模型，属土工相似模拟实验技术领域，为解决斜直交替群桩-土-结构相互作用实验模型制作复杂的问题而设计。本实用新型由土箱、地基土、斜直交替群桩基础、承台和上部结构组成；所述的土箱为上方敞开的空心长方体，由钢板焊接而成；所述的地基土分为两层，上层为黏土，下层为砂土；所述的斜直交替群桩基础由两根垂直桩和两根倾斜桩组成，桩底标高相同；所述的承台为混凝土浇筑的长方体，其将垂直桩和倾斜桩联为整体；所述的上部结构由独柱墩和配重组成，独柱墩为圆柱体，上端植入两根竖向排列的螺纹杆，配重由不同重量的砝码组合而成。本实用新型结构简单、加工制作方便、工程实用性强。

摘要： 本实用新型涉及一种观察和测量非饱和土的桩土相互作用的实验装置，属于桩土测试实验技术领域。本实验装置，包括：桩体、加载装置、透明模型箱、用于监测桩体受力情况的传感系统和PIV观测系统；透明模型箱内设有非饱和土地基，桩体竖直设置，桩体的下端插设在非饱和土地基中，加载装置安装在透明模型箱上，加载装置的输出端与桩体的上端和非饱和土地基连接，传感系统的输入端设在桩体上和非饱和土地基中，PIV观测系统的输出端朝向透明模型箱。本实验装置能够观测并记录竖向荷载与循环竖向荷载作用等条件下桩周土的位移形变与桩身的相关各类参数变化情况，利于评估非饱和土的桩土相互作用。