浅论地震作用下挤扩支盘桩抗拔和减震耗能性能的研究

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1、合肥工业大学硕士学位论文地震作用下挤扩支盘桩抗拔和减震耗能性能的研究姓名：李金俸申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：钱德玲20100401地震作用下挤扩支盘桩抗拔和减震耗能性能的研究摘要随着支盘桩在工程中大量应用，支盘桩的动力特性越来越引起工程技术人员的关注。本文结合支盘桩一土一框架结构动力相互作用的振动台模型试验，采用大型有限元分析软件Marc对支盘桩体系的抗震性能进行了研究。数值计算结果表明：在X单向和X、Z双向地震波激励下，框架结构顶层加速度时程曲线与试验曲线吻合较好，从而验证了数字模拟的可靠性和精确性。并在相同条件下，建立直杆桩体系的有限元模型，将两种桩型体

2、系的计算结果进行了对比研究。研究结果表明：(1)支盘桩的抗拔力由桩侧摩阻力和桩盘的端阻力组成，随着动荷载的增大端阻力所占的比重也增大，支盘成为传递荷载的主要途径。而直杆桩的抗拔力只靠桩侧摩阻力来提供，其抗拔力远小于支盘桩，且在X-Z双向地震波激励下表现的更为突出。(2)在地震作用下，建筑物的摇摆使支盘桩承受交替变化的拉压荷载，支盘上部土体中的拉“应力泡”随着结构顶层侧移的增大而不断增大，说明上拔力主要是通过支盘传递的，支盘有效地耗散了部分地震能量。另外，支盘桩组成的群桩基础体系可充分发挥支盘桩的抗拉、抗压承载潜力，具有较强的抗倾覆能力，大大减小了上部结构的摆幅，有效防止结

3、构因过度倾斜而出现整体倾覆。(3)在相同地震波激励下，由于支盘桩的“端承”作用，支盘桩所对应上部结构摆动的幅度较小，结构重心偏移引起的倾覆力矩也小。支盘桩在减轻上部结构震害的同时，对自身也起到了有效的保护作用。(4)指出了抗剪能力是支盘桩和其他桩型共有的弱点，并建议在高层抗震设计中将支盘桩与筏基或箱基组合使用，充分发挥支盘桩的减震耗能性能。研究结果为进一步揭示桩基抗拔和抗震机理提供了新的技术手段和依据，并在防灾减灾方面具有重要的理论和现实意义。关键词：抗拔；抗震分析；应力泡；数值模拟；支盘桩；振动台试验；TheStudyofandEnertheSqueezedBranch

4、PileofAnti·-pullgYDissipationPerformanceunderEarthquakeAbstractWithalargenumberoftheapplicationofthebranchpileinengineering，theengineersbegintopaymoreattentiontothecharacteristicDynamicPile．Basedonshakingtabletestofthedynamicinteractionofsqueezedbranchpile·-soil--framestructure，usingthefi

5、niteelementanalysissoftwareMARCtoresearchtheseismicperformanceofsqueezeddiskpilesystem．Numericalcalculationresultsindicatedthatitstime—historycurvesofaccelerationatthetopofstructureisingoodagreementwiththeexperimentalcurveundertheexcitationoftheX—wayandX，Ztwo—wayseismicwave，whichverifiest

6、hereliabilityandaccuracyofnumericalstimulation．Thefiniteelementmodelofthestraightpilesystemisalsoestablishedunderthesamecondition，andcontrastresearchisdonebetweencalculationsofthosetwodifferentpile-typesystem．Theresultsareasfollows：(1)Itisfiguredoutthattheboththesidefrictionresistanceofth

7、epileandtheendresistanceforceofthediskcomposesanti·pullingforceofthesqueezeddiskpile．Thepercentageoftheendresistanceforcetakingriseswhenthedynamicloadincreases，andtheloadismainlytransferredthroughthediskpile．However，theanti—pullingforceofthestraightpileismuchsmaller