基于土体软支撑模型的桩—土—结构动力数值分析

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1、学校代号10532学号S12011054分类号TU473密级公开硕士学位论文基于土体软支撑模型的桩-土-结构动力数值分析学位申请人姓名杨佳培养单位湖南大学土木工程学院导师姓名及职称熊辉副教授学科专业结构工程研究方向土-结构动力相互作用论文提交日期2015年5月25日学校代号：10532学号：S12011054密级：公开湖南大学硕士学位论文基于土体软支撑模型的桩-土-结构动力数值分析学位申请人姓名：杨佳导师姓名及职称：熊辉副教授培养单位：湖南大学土木工程学院专业名称：结构工程论文提交日期：2015年5月25日论文答辩日期：2015年5月28日答辩委员会主席：汪梦甫教授Dynamicnumeric

2、alanalysisofpile-soil-structurebasedonthesoilsoftsupportmodelbyYANGJiaB.E.(NorthChinaInstituteofAerospaceEngineering)2012AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinStructuralEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorAssociateProfessorXIONG

3、HuiMay,2015湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取。得的研究成果除了文中特别加Ｗ标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中１＾明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。／作者签名：日期：於／年＾月／ｒ日学位论文版权使用授权书、本学位论文作者完全了解学校有关保留使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可将本学位论文的全部或部

4、分内容编入有关数、。据库进行检索，可采用影印缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文本学位论文属于１、保密□，在年解密后适用本授权书。２、不保密囚。（请在ｙＸ上相应方框内打作者签名；碱知日期：Ｗ１：年／月，巧导师签名：７政取日期；＞反年＾月日＇基于土体软支撑模型的桩-土-结构动力数值分析摘要目前实际工程抗震设计大多采用刚性基础假定，在此基础上根据经验或规范建议对结构反应进行有利的折减，但研究表明，考虑桩土柔性参与，结构周期延长并不总伴随着较小的结构动力反应，片面地强调SSI有利面会使结构计算出现较大误差而无法满足工程需要。开展桩（基础）-土-结构物相互作

5、用体系动力数值研究，辅以振动台试验为模拟对象，从定性和量化两方面分析相互作用体系的动力响应，并有效应用于实际工程的设计和评估中具有相当的理论和工程实践意义。本文介绍了国内外桩-土-结构相互作用分析的研究历史和现状，综述了相互作用的主要研究方法以及需要解决的问题；概括介绍了常用的桩-土-结构体系简化分析模型和完全有限元模型，给出了本文采用的考虑群桩-土动力非线性相互作用的整体PGSS体系模型，并对模型中使用的ANSYS相关单元进行了简单介绍。重点介绍了基于层状土中群桩效应的土体软支撑模型，对桩（筏）-土间、桩周近域土、远域土的弹簧刚度系数和阻尼系数进行了计算推导，在此基础上，以一平面桩-土（软支

6、撑）-框架结构相互作用体系模型为例，进行了地震动作用下的时程分析，对比固基、线性、非线性三种分析方法结果，且与现有的试验成果有良好的一致性。建立了三维纯框架和带支撑框架桩土（软支撑）-结构相互作用模型，针对不同桩土条件和不同地震作用分别进行了非线性数值分析，结果表明：在某些地震动和土-基础条件下，上部结构非线性动力反应结果可能大于固基假定情形，且桩-土软支撑模型对上部结构柔弱层位置产生影响。指出在结构抗震设计中考虑桩-土-结构动力非线性分析十分必要。基于已有的振动台试验模型参数，建立了相应的纯框架-桩土结构及带支撑框架-桩土结构模型，分别进行了动力非线性时程分析对比，并进一步的研究了下部桩基础

7、尺寸和土层属性变化对带支撑框架-桩土相互作用体系动力反应的影响。桩基的特殊性会弱化或加强土-结构共同作用体系的一般性特点，不同的结构体系甚至会表现出新的特征。以简化非线性弹-阻单元的形式等代桩-土实体单元接触面，建立基于土体软支撑的桩-土-结构动力相互作用的简化数值分析方法，可以快速、较准确有效地进行复杂的上下部结构动力时程分析及抗震评估。关键词:群桩-土软支撑模型;土-结构相互作用;非线性时程分