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《济南大学》 2010年
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群桩的一维地震作用研究

纪树岩  
【摘要】:桩基础因其具有的良好经济效益和广阔的应用前景逐渐成为一种被广泛应用的基础形式,近年来,对地震作用下的桩基础的研究取得了极大的进展,尤其在群桩的地震作用领域内的研究受到了广泛的关注。 研究证明,地震作用下的群桩动力相互作用可以影响到基础的承载力,同时也会影响到上部结构在地震荷载作用下的响应特性,所以,为使上部结构动力响应分析更符合实际情况,分析中应考虑桩—土相互作用的影响。考虑到桩基础在竖向承载力作用下竖向刚度大幅减小,甚至成为“弹塑性桩”或“塑性桩”,本文突破已有桩—土相互作用研究中忽略轴力的假设,在考虑轴力的情况下进行研究。 在这样的前提下,本文围绕桩—土动力相互作用研究中存在的问题,进行了以下几方面的研究: 第一,参考大量国内外相关文献,对国内外桩—土动力相互作用的研究现状与发展情况进行概括总结,对桩-土动力相互作用问题研究中常用的方法进行归纳,总结出各种方法的优缺点和局限性,结合本文选题,提出了本文的研究思路和途径。 第二,选取均匀粘弹性土体中考虑轴向力作用下的单桩作为研究对象,通过分析它在横波作用下的动力响应特性,推导出了横波作用下的桩单元动力微分方程,继而求解的到横波作用下考虑轴力时单桩的桩头阻抗。 第三,应用“四步法”分析横波作用下群桩的动力响应,通过求解主动桩产生的柱状波在桩间土间的传播以及计算主动桩影响下的被动桩振动方程,得到被动桩的响应特性,基于群桩动力相互作用系数的定义、基本假定和求解步骤以及群桩的振动叠加原理推导出横波作用下群桩的桩顶动力阻抗公式。 第四,利用已求出的群桩桩顶阻抗计算公式,在忽略承台质量以及承台为完全刚性的假定下,借助OpenSees计算软件建立桩—土—上部结构的计算模型,输入横波进行模拟计算,计算得出考虑群桩效应对上部结构影响时上部结构各层的加速度反应曲线和位移反应曲线,并与传统上部结构抗震计算中假设基底为完全刚性的计算结果相对比,结果显示上部结构各层最大加速度值降幅都在11%以上,最大降幅达13.31%;位移最大幅值降低19.3%以上,最大降幅27.71%。这表明,群桩效应对上部结构抗震有明显的影响,在建筑物设计中应予以适当考虑。
【学位授予单位】:济南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TU473.1

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