桩-土相互作用对桥梁地震响应影响分析

桩—土相互作用对桥梁地震响应有很大影响,通过时程演算进行对比分析,得出忽略相互作用效应对桥墩和桩基础可能导致安全或不安全的结果;当土层过厚时,即使是钻孔灌注桩,采用桩—土连续梁模式并不十分合理。因此恰当地考虑桩—土相互作用,选用恰当的模式进行模拟,考虑场地土的地震响应是极其重要的。     

考虑桩土相互作用的大跨结构不一致运动分析

大跨度结构抗震分析时通常忽略桩土相互作用的影响。首先推导出大跨度结构在考虑桩-土-结构相互作用时的不一致运动时程分析方程。其次利用ANSYS软件建立基础固接与考虑桩-土-结构相互作用的两种模型,其中桩-土相互作用利用根据相互作用因子推导出的土弹簧单元实现。然后对比两种模型在地震荷载作用下的响应。结果表明不同模型对不一致运动的敏感度是不同的,考虑桩-土-结构相互作用和不一致输入是符合客观事实的。     

柔性基础下刚性桩复合地基沉降计算研究

通过深入探讨长短桩复合地基的作用机理,针对长短桩复合地基中桩、土、垫层相互作用的特点,在剪切位移法的基础上,引入Mylonakis&Gazetas的桩与桩、桩与土相互作用模型,同时考虑垫层作用的影响,导出长短桩复合地基计算时的桩-桩、桩-土以及土-土相互作用的柔度系数,提出了一种综合考虑桩-土-垫层体系共同作用的长短桩复合地基沉降计算的新方法,并编制了相应的计算程序;最后利用该方法对某工程实例进行分析,理论计算值与实测值吻合较好。     

考虑桩-土相互作用的大跨钢桁架-混凝土斜拉桥地震响应研究

对于深桩基础的半漂浮体系斜拉桥,在抗震分析中采用刚性地基进行假定处理偏不安全。为探究桩-土相互作用对斜拉桥地震响应的影响,文中结合实际工程,基于黏弹性吸收边界,通过有限元方法模拟桩-土接触行为,研究土体-桩基-桥墩-上部结构系统在地震作用下的动力响应。结果表明,考虑桩-土相互作用后,桥梁结构整体位移与主梁内力增加,下部结构内力减小。     

桩-土作用连续刚构地震反应分析

桩-土-结构动力相互作用使桥梁结构的动力特性、阻尼和地震反应发生改变,而忽略这种改变有时是偏危险的。因此,在进行桥梁的地震反应分析时,应考虑桩-土-结构的相互作用。文中借助Midas有限元分析软件,采用反应谱法对考虑桩-土作用与不考虑桩-土作用作了详细的地震反应计算分析,通过对两种计算结果的比较,分析了考虑桩-土作用与不考虑桩-土作用连续刚构的内力与位移。     

桩-土-结构共同作用下声屏障结构自振特性

在考虑桩-土-结构共同作用的基础上,对插板式声屏障结构的自振特性进行了分析,重点研究了桩-土-结构相互作用因素以及声屏障结构设计参数对自振特性的影响。结果认为:考虑桩-土-结构共同作用时的结构自振频率小于刚性假定下结构体系的自振频率;声屏障结构的高度对结构自振频率影响较明显;随延伸长度增加结构自振频率变化较小。     

软土运动作用下被动桩桩-土水平相互作用的三维有限元分析

运用ANSYS软件对软土运动作用下的桩-土相互作用的桩基础进行三维有限元分析,以DP材料来模拟土体的弹塑性性质,并考虑其大变形的影响,在桩-土间设置接触单元研究桩-土的相互作用,分析了软土层厚度和基桩数目对桩上侧向压力的影响,并比较了群桩中各桩基上侧向压力分布情况.结果表明:软土在局部堆载作用下产生了较大水平变形,桩上的侧向压力也较大;由于群桩中的"遮挡"和土拱效应,各基桩受到的侧向压力荷载并不相同,在被动桩的设计中应考虑这些因素的影响.     

竖向荷载下考虑桩土接触的桩基沉降分析

运用有限元软件ANSYS建立群桩-土体-承台三维有限元非线性模型,考虑桩土间接触,在其接触面引入接触单元,模拟桩土间复杂的相互作用,对群桩沉降性状进行了分析。     

基于Pasternak地基模型的分层土群桩振动阻抗分析

在Winkler地基模型中考虑地基土的抗剪能力,考虑桩土相互作用得到了邻桩的动力相互作用因子,并在此基础上进一步推导了群桩阻抗。分析了轴向力参与下单桩-群桩水平阻抗特性,拓展了分层土地基中求解单桩-群桩动力相互作用的简化方法,并与相关的算例进行了比较,验证了模型的有效性。算例分析表明,Pasternak模型的计算结果要比Winkle模型偏大,桩顶轴力的存在使群桩阻抗减小,且群桩水平阻抗峰值随土层弹性模量比的减小而增大,桩距径比对分层土群桩阻抗影响较大,该方法理论上更严谨,更符合工程实际。     

考虑桩-土-结构相互作用的斜拉桥动力特性分析

以郑州市铁路跨线斜拉桥为工程背景,利用有限元通用软件对该桥建立两种空间有限元模型,分别为模型1和模型2。模型1考虑桩-土-结构相互作用,采用质量-弹簧体系来代表桩基础和地基。模型2不考虑桩-土相互作用,桥墩底部与地固结。分别对以上两种模型进行动力特性分析并进行比较。     

水平地震作用下单桩横向非线性动力响应的三维有限元数值模拟

针对水平地震作用下的桩土相互作用体系,利用有限元软件ANSYS建立了单桩-地基土系统三维有限元模型。运用此模型,对系统进行考虑地基土的材料非线性和桩土界面状态非线性的单桩横向地震响应计算,并进行了自由场响应的计算。计算结果表明:土体的材料非线性与桩土界面状态的非线性特性对单桩的横向水平地震响应有着一定的影响。     

大跨度悬索桥行波激励地震反应分析

为探讨大跨度悬索桥梁抗震设计理论问题,利用基于大质量法的多支承激励运动方程,研究非线性多支承激励地震响应,分析桩-土-结构相互作用对动力特性和地震反应的影响,以及行波效应对地震反应的影响。分析表明,主塔为嵌岩桩时,考虑桩基础的桩-土-结构相互作用后会使结构的内力反应减小,行波效应对结构内力反应影响不大,加劲梁与边梁在主...     

桩土相互作用对大跨度刚构桥抗震影响分析

为研究桩土相互作用对大跨度连续刚构桥地震响应的影响,采用MIDAS/Civil建立嵌固模型与m法模型,对施加嵌固作用与考虑桩土相互作用时桥梁结构的地震响应进行对比分析。结果表明,考虑桩土相互作用时,桥梁结构整体刚度偏小,同时土层能减缓地震对桩基的作用,桥梁上部结构内力变小,相比直接固结桥墩底部,这种模拟方法与实际工程更吻合。     

软土水平运动作用下被动桩桩土界面接触应力分析

采用平面应变有限元方法,对土体运动作用下的被动桩桩土相互作用进行分析.分析中考虑土的塑性和大应变,并在桩土间设置接触单元,重点研究桩周土的位移模式和土体处于不同状态时接触应力的分布规律,讨论了群桩中桩与桩间的相互作用对接触应力的影响.     

土-桩-结构相互作用对砼自锚式悬索桥地震响应的影响研究

土-桩-结构相互作用是桥梁结构抗震研究中的难点,针对砼自锚式悬索桥进行土-桩-结构相互作用研究有助于该类结构的抗震设计及推广应用。文中利用有限元软件分别建立塔墩固结模型和考虑土-桩-结构相互作用模型,研究两种结构模型的动力特性和不同地震工况下的地震响应。结果表明,土-桩-结构相互作用延长了结构自振周期,主塔振动主导和参与的振型频率减小;与基础固结模型相比,考虑土-桩-结构相互作用模型的主梁弯矩和位移分布发生变化且响应幅值减小,主塔塔顶横桥向位移减小明显,塔底弯矩和剪力减小,主缆锚固端内力增幅减小,吊索力增幅在不同工况下有增有减,这类结构抗震设计时采用基础固结模型较保守。     

土-承台动力相互作用对砂土场地桩基桥梁地震反应的影响

在桩基桥梁的地震反应分析中,桩-土动力相互作用是个重要的问题,而对于采用低桩承台基础的桥梁,承台埋在土面以下,还存在土与承台之间的动力相互作用。目前,地震反应分析中一般不考虑土-承台动力相互作用的影响,相关研究也很少。为此,利用OpenSees有限元分析程序,基于p-y曲线建立了土-结构一体化桩基单墩模型,选择40条实际岩石场地地震记录作为输入,开展了考虑土-承台动力相互作用的桩基桥梁地震反应分析。结果表明,考虑土-承台动力相互作用后,结构的基本周期会减小,墩底曲率会明显增大,桩顶曲率会大幅减小,但墩顶位移的减小可以忽略。     

软土水平运动作用下被动桩桩土界面接触应力分析

采用平面应变有限元方法，对土体运动作用下的被动桩桩土相互作用进行分析。分析中考虑土的塑性和大应变，并在桩土间设置接触单元，重点研究桩周土的位移模式和土体处于不同状态时接触应力的分布规律，讨论了群桩中桩与桩间的相互作用对接触应力的影响。     

考虑桩-土相互作用的高架桥抗震性能研究

以一座主跨跨径50 m的典型三跨高架桥为例建立有限元模型,利用ANSYS的二次开发平台APDL进行时程分析,研究墩底固结与桩-土相互作用下桥梁的地震响应。结果表明,考虑桩-土相互作用后,结构的自振频率明显降低,基频降低50%,关键截面的位移和内力变化显著,位移最大变化量接近500%,梁的内力最大相对增幅约45%,在高架桥抗震设计时需考虑桩-土相互作用。     

水平振动荷载作用下支盘桩承载性状研究

运用自行研制的桩-土动力相互作用模型试验装置,采用数字式变频仪控制输入荷载的频率,通过不同刚度系数的弹簧获得不同荷载级别,对支盘桩模型试件进行了荷载试验,分析了不同工况下桩身弯矩变化趋势及桩侧土压力变化状况。借助Abaqus软件对试验模型进行了数值模拟,对土体采用Mohr-Coulomb弹塑性本构模型,桩-土相互作用的界面模拟采用接触面单元实现,考虑初始应力的影响,考虑桩-土间的脱开和滑移。分析结果表明:随着激振频率的增大,支盘桩的动力响应在整体上有减小的趋势且水平动承载力有所提高,承力盘设置在距离土体表面较近部位有利于支盘桩的水平动承载能力的提高;水平振动荷载作用下,支盘桩能与土体形成刚度较大的共同作用体系,与直径桩相比具有更高的抗变形能力,其承载力及变形特性受激振荷载大小、激振频率大小、承力盘位置、桩周土性状等因素的影响。     

砂土地区桥梁桩-土动力相互作用模型

为了进一步研究砂土地区桥梁桩-土动力的相互作用,采用模拟方法进行了桥梁结构地震下的响应对比分析。基于工程实例,采用单墩模型在OpenSEES中建立桩-土相互作用分析模型,然后采用3种方法进行地震下桩-土作用的模拟。结果表明:当地质主要由砂土构成时,3种模型的计算结果比较接近。建议采用动力p-y法进行分析,因为在地震烈度较高时,动力p-y模型中的间隙单元被激活,可考虑桩-土界面发生脱离的情况。