饱和地基下桩柱结构地震响应

通过建立两相饱和地基下桩-土耦合系统的动力分析有限元数值模型,对饱和自由场地基以及桩柱结构在地震作用下的动力响应进行数值模拟研究。结果表明:在地震作用下超孔隙水压沿深度方向呈现出指数衰减趋势,在地表处更易导致地基液化从而散失承载能力。随着超孔隙水压的上升土体强度降低后,饱和地基土层对地震波的高频成分有明显的选择性滤波作用。在桩柱结构地震响应分析中,受桩土间动力耦合作用的影响,桩侧土体比远场地基土更易液化。随着地基承载力的降低,导致桩柱动力以及弯矩响应上升。研究结果与已有桩基础震害经验相符,其方法和结论可对饱和可液化地基抗震工程提供参考。     

超高扬程升船机顶部机房形式及地震鞭梢效应分析*

以白鹤滩超高扬程齿轮齿条垂直升船机工程为例，对不同机房形式的升船机方案，运用ANSYS有限元软件，建立了考虑地基-塔柱-顶部机房共同作用的升船机塔柱结构三维有限元模型，采用时程分析法计算升船机塔柱和顶部机房在不同工况下的位移和加速度响应，对比不同工况的地震响应和鞭梢效应。研究结果表明：塔柱结构一阶振型是横向振动，二阶振型是扭转振动，进行塔柱结构设计时有必要适当增强结构的抗扭刚度；地震作用下超高扬程升船机结构鞭梢效应明显，分离式机房较整体式机房在鞭梢效应方面表现更弱。在升船机结构设计时宜合理选定机房形式，塔柱顶部宜采用梁板结构连系。     

海上平台利用TLD的减震研究

通过减震试验和数值计算来研究液体调频阻尼器(TLD)在地震荷载作用下对渤海CB32A海上平台的减震作用。减震试验主要研究缩尺后TLD对平台模型在EL Centro波、天津波及规范谱拟合人工波作用下所产生的振动反应的影响。数值计算主要研究原型结构受上述地震波的激励作用的TLD减震效果。结合试验和理论分析结果,给出了海洋平台结构的TLD减震控制的一般设计方法,以供设计人员参考。     

结构振动模型和刚度矩阵对地震响应影响研究

对平面钢框架算例模型分别采用质点系、双翼鱼刺型和杆系振动模型输入天然和人工地震波进行地震响应时程分析.在分析中,与质点系振动模型相关的结构侧移刚度矩阵由反弯点法、D值法、非线性静力分析法以及柔度法确定;与双翼鱼刺型振动模型相关的结构侧移刚度矩阵由双鱼刺法确定;与杆系振动模型相关的结构侧移刚度矩阵由矩阵位移法确定.通过算例讨论了采用上述不同方法确定的结构侧移刚度对结构地震响应影响.     

强夯置换法在码头前沿区地基处理中的应用

强夯置换法综合了强夯加固和复合地基的优点,经济有效,但其夯击能在地基中产生的波场对周围建筑物产生着冲击作用,常常制约着其应用。采用特殊的小底面积置换夯锤,并采用渐变的夯击能量,应用强夯置换法对码头前沿区地基进行了加固处理。结果证明,应用此工艺,能有效地控制夯击能量对已有码头建筑的影响,处理后的地基亦满足工程需要。     

屈曲T型振动能量采集器压电性能对比

通过有限元分析建立屈曲T型振动能量采集器模型进行数值模拟研究.基于ANSYS软件的结构-电耦合场对屈曲T型梁振动能量采集器进行模态分析和谐响应分析,研究屈曲T型振动能量采集器不同结构尺寸对发电效应的影响并与同规格悬臂梁模型结果进行对比.分析发现:屈曲T型梁结构尺寸变化对发电效应的影响趋势与悬臂梁相同,发电效应随着基板长...     

地铁列车运行引起的隧道内振动荷载研究

合理确定地铁隧道内的振动荷载是进行地铁振动响应分析的必要前提,然而,以往的地铁振动荷载研究对列车、轨道、地基模型以及轨道不平顺因素的研究还不够。研究显示,不考虑轨道不平顺时,不同列车模型得到的地铁振动荷载近乎一致,列车可以直接等效为移动点荷载;考虑轨道不平顺时,四分之一列车模型得到的荷载会偏大,而移动点荷载结果又会偏小,此时列车应等效为整车模型。采用浮置板轨道时,作用于隧道上的振动荷载幅值和频率要比整体式轨道的结果小得多,且两者的荷载时程明显不同。地基弹簧刚度对地铁振动荷载结果几乎没有影响,其原因是地铁隧道的抗弯刚度要比轨道结构大得多,隧道近似固定端。最后采用列车-轨道-隧道-地基模型计算了整体式轨道和浮置板轨道结构下隧道内的振动荷载。通过对地铁振动荷载的相关影响因素分析,可为地铁振动荷载计算模型的选择提供一定的参考。     

湿陷性黄土地基的处理与边坡加固施工

在建筑地基施工中处理湿陷性黄土地基是很重要的,边坡加固施工对于湿陷性黄土地基的上部结构起到不可替代的作用,特别是软地基,为了提高湿陷性黄土地基的处理方法和技术,本文分析了湿陷性黄土地基常用的人工地基处理方法,该方法包括密封法,桩深紧凑法,堆载预压法等方法,以供有关人员借鉴,对湿陷性黄土地基的处理和边坡加固施工起到有效的作用。     

加筋板结构振动声强可视化研究

基于结构声强法研究了加筋板结构振动能量的传输、分布和耗散特性。首先介绍结构声强分量的计算和声强可视化的相关理论,以及系统功率输入和输出的计算公式。在数值算例中,利用有限元法对3种常见的加筋板模型进行了简谐集中力作用下的响应计算,然后通过编制Matlab程序计算结构声强分量,并进行结构噪声源的定位,实现能量传输和衰减的可视化。同时针对不同的加筋形式对能量传递路径的影响也进行了讨论。研究了不同加筋板阻尼器能量耗散特性。最后以舰船平台板架为例揭示了结构声强技术在舰船振动设计中的应用价值。     

考虑跨肩管土作用的悬跨管道涡激振动特性研究

海底悬跨管道涡激振动是一个复杂的流场-管道结构-跨肩土体耦合问题,其发生机理和振动特性十分复杂,特别是两端跨肩处管土作用对涡激振动的影响有待深入讨论。为此,文章引入了P-y曲线描绘跨肩处管土耦合作用,提出了基于管道位移和速度的新非线性土体弹簧模型,根据能量平衡原理计算土体阻尼,采用尾流振子模型模拟悬跨管段流固耦合作用,建立了考虑流—固—土多场耦合作用的海底悬跨管道涡激振动预报模型,并重点研究了考虑跨肩管土作用时,悬跨管道涡激振动的诸多特性。     

桩土效应与地震对自升式平台动力响应影响分析

以某400英尺自升式钻井平台为研究对象,建立了相应的三维有限元分析模型,综合考虑风浪流包括地震等环境载荷和桩土效应的影响,对风暴自存状态下自升式钻井平台的响应进行了分析,通过比较传统的铰支模型和基于Winkler地基梁的桩土相互作用模型,并叠加地震波的作用,结果表明,传统的铰支模型计算结果偏于保守,考虑了桩土效应后,平台的最大侧向位移有所降低。同时,地震对平台的响应分析结果影响较大,叠加地震波后平台的水平向位移最大值增大幅度在60%以上,且不同的桩基模型考虑地震后增大的幅度也不一样。     

欠固结地基边坡与桩基相互作用分析

当边坡地基土处欠固结时,不仅要考虑边坡区桩基负摩阻力的影响,而且应考虑边坡土体对桩基的侧向挤压。但是目前主要规范和手册对后者并无具体规定。针对该问题,结合接岸工程设计,基于PLAXIS岩土工程有限元数值模拟软件,采用软土模型和摩尔-库仑模型对欠固结地基边坡土体与近岸桩基相互作用进行分析。结果表明:边坡稳定计算在不考虑桩基作用的情况下偏于安全,但是桩基设计不考虑边坡土体固结变形的影响是不安全的。建议桩基设计应考虑边坡土体侧向土压力对桩的作用,特别是欠固结地基边坡与桩基相互作用其受力特点复杂,边坡土体后期固结变形对桩基影响更加明显,设计时应引起重视。     

强夯对周围已建建筑物的影响

分析了强夯法加固地基时,夯击能、夯点距离、夯击数等因素对周围已建建筑物的安全的影响。通过振动速度、振动加速度、地基位移、建筑物的变形等项目的监测来确定强夯的安全距离。结果表明,强夯对建筑物影响分析采用地震烈度对建筑物危害标准进行评价是比较合适的。     

Validation of earthquake analysis methodology of a suction-caisson foundation-structure through model testing

Suction caissons are one of the most widely used foundation solutions for subsea structures and wind farms. Seismic response of subsea structures is however seldom documented properly, often just treated as a foundation capacity issue applying a quasi-static acceleration and not considering the inertial interaction between the structure and the soil. The more relevant tasks to document are the motions of the unit and the response of the externally connected flowlines and equipment/systems on the unit.Based on a case study located in the Shah Deniz field in the Caspian Sea, model centrifuge tests and numerical modelling were carried out to validate the global response of a 4-caisson supported manifold structure subject to seismic motions in soft clay. The centrifuge tests were carried out at 58 g at the centre for geotechnical modelling at UC Davis. To simulate the soil-structure interaction, a series of non-linear springs defined by kinematic hardening models were used in analyses with the ABAQUS software. This development includes the algorithms for determining the required model parameters. A very good agreement between recorded response from the centrifuge test and calculated response from the FE-analyses was achieved.The development and validation of the soil model presented in this paper is an improvement in design methodology for caisson foundations subjected to earthquake loading. The non-linear soil springs are well suited to incorporate in more detailed structural analyses where an accurate representation of the foundation response is required. The paper also briefly describes how the subsequent earthquake design analyses were performed for the Shah Deniz manifold structures making use of the validated soil spring model and the added value it gave to the project.     

吹填土对筒型基础结构工作性能的影响

针对吹填土对筒型基础结构工作性能影响的问题,进行三维有限元模拟研究。采用大型通用有限元软件ABAQUS建立筒型基础结构与吹填土相互作用的三维弹塑性模型,模拟在波浪荷载和不同厚度吹填土作用下筒型基础结构各点土压力的变化趋势,揭示筒壁所承受土压力的分布规律以及不同厚度吹填土的影响。该结果为防波堤的筒型基础结构稳定性验算提供了依据。     

考虑流固耦合影响的水中桩基结构振动特性分析

水-结构的耦合振动是一个比较复杂的问题,在设计中,只有考虑水体对结构基频及阻尼比等振动特性的影响,才能使结构设计更为合理、可靠。以往研究多分析水体的附加质量效应对桩柱基频的影响,对水深、桩径、上部结构等因素的影响尚缺乏进一步的研究,对水体的阻尼比增大效应也缺乏定量分析。鉴于工程的需要,利用有限元分析软件ADINA建立水体-桩基结构相互作用的三维有限元数值模型,对流固耦合作用下结构的基频和阻尼比进行计算,分析多种因素对水中结构振动特性的影响,并给出水体产生的阻尼比推荐值。结果表明,水体会引起结构基频降低及结构阻尼比增大,流固耦合作用对振动特性的影响不容忽视。     

Seismic response of subsea structures on caissons and mudmats due to liquefaction

This paper presents a numerical study to investigate the seismic behavior of mudmat and caisson foundations supporting subsea structures, such as manifolds, in liquefiable sand. In seismic areas, substantial earthquake loads can be imparted to subsea structures during ground shaking, threatening their stability. In particular, soil liquefaction in sandy soil arising from strong ground motions could significantly influence the performance of subsea structures founded on liquefiable sand. The results of this study can provide a better understanding of the response of subsea manifolds in liquefiable soil during and after the earthquake. Three-dimensional, non-linear, dynamic analyses are performed using a finite difference scheme, and the ability of the model to reproduce the site response of a saturated sand deposit is assessed using the results of available centrifuge data. This study includes six computational models representing manifolds with different sizes and weights supported by caissons and mudmats in shallow and deep liquefiable sand subjected to moderate and strong earthquake shakings. The response is evaluated in terms of excess pore water pressure generated in the soil medium and displacements of the subsea foundation during and after the shaking. The results show that manifolds may experience considerable movement during liquefaction and post-liquefaction settlements. In addition, depending on the characteristics of the seismic motion and structural system, the manifold could also experience large tilting.     

桩-土-承台相互作用的有限元简化模型

针对低桩承台结构计算中往往只考虑桩土作用,忽视承台与土相互作用的问题,通过工程实例,建立考虑桩-土-承台相互作用的低桩承台有限元简化模型,分析桩间土的承载作用对承台和桩内力的影响。结果表明:在简化模型中考虑桩间土的承载作用后,承台弯矩和桩基轴力可减少35%～40%;桩身弯矩和剪力主要受水平力和土体m值影响;桩基轴力随地基土基床系数的增大而逐渐减小,但减幅逐渐趋缓。     

水平地震作用下高桩码头结构响应谱分析

以高桩码头一个结构段为研究对象,建立空间有限元模型,采用振型分解反应谱法探讨了此类结构在水平地震作用下的响应,对不同地震方向作用下码头桩基内力变化进行分析。计算结果表明:结构在纵向水平地震作用下叉桩桩顶弯矩明显大于横向水平地震作用下的桩顶弯矩;当码头桩基布置对纵轴不对称时,纵向水平地震作用下桩的扭矩较大;横向地震作用下,后叉桩的轴力较大。研究结果可为高桩码头的抗震设计提供参考。