基于地震作用下桩-土-框架结构体系的数值模拟及分析

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1、地震作用下桩一土一框架结构体系的数值模拟及分析TheSimulationandAnalysisonPiles-Soil—StructureInteractionSystemEffectedbyEarthquakes国家自然科学基全项目(No．50278030)资助安徽省自然科学基全项目(No。050450402)资助作者姓名赵丞二学位类型堂压亟±学科、专业蚩±王猩研究方向垫基基础数焦分扳生盐簋导师及职称垡德玲教援2006年5月地震作用下桩一土一框架结构体系的数值模拟及分析摘要地震作为一种突发性的自然灾害，给人类社会造成巨大的损失，因此，研究提高建

2、筑物的抗震性能具有十分重要的意义。作为一种特殊的变截面桩，支盘桩具有非常突出的抗震性能。但由于各种条件的限制，目前针对支盘桩的研究特别是对支盘桩在地震作用下抗震性能的试验研究尚无。同时，研究结构一地基动力相互作用问题对正确预测结构的地震反应具有十分重要的意义。因此对支盘桩一地基土一结构相互作用体系在地震作用下的动力特性及其反应规律进行研究非常必要。本文以在同济大学土木工程国家重点试验室完成的缩尺比例为l：10的支盘桩一土一结构体系的振动台模型的试验资料为基础，利用计算软件ANSYS对试验模型进行了数值模拟，研究了在地震作用下支盘桩一土一结构体系的

3、动力特性和地震动反应规律。在地震作用下，桩土体系有明显的滤波作用，只有与其基频相近的振动波才能较好的传递到上部结构，其余频率的地震能量大部分被吸收。地震波在由基础向承台传播的过程中也由单一的水平振动转化为承台的平动和转动两部分响应。桩体的支盘在振动中对地震能量的耗散效果明显，是影响上部结构的主要部件，并且其效果随着水平高度的变化而变化。计算结果表明，支盘桩能够有效地提高基础和系统的抗震、减震能力，降低上部结构在地震波作用下的反应，对抵御地震、减少地震灾害具有十分重要的意义。关键词：桩一土一结构相互作用：数值模拟；支盘桩；振动台试验；动力特性；有限

4、元TheSimulationandAnalysisonPiles·-Soil··StructureInteractionSystemEffectedbyEarthquakesAbstractT0beanabruptnaturaldisaster．theearthquakemakesvastdamagetohumancommunity．Improvingtheresistancetovibrationofbuildingsisimportanttoourlifes．Branch—pileisanewtypeofpilesthathavegooden

5、gineeringpropertiessuchaSanti-seismic．However,limitedbyfacilitiesandcost，currentstudieshavebeenmostlyfocusedontheoreticalstudyandcalculationalanalysis，andlittleexperimentalworkonbranch-pilehasbeenpublished，especiallyonengineeringpropertiesunderearthquakeactions．StudyonSoil—St

6、ructureInteraction(SSI)isofgreatimportancetopredicttheseismicresponsesofstructureexactly．SoexperimentalstudyondynamiccharacteristlcsofBranchPiles—Soil—StructureInteractionSystemishelpfulandverysignificant．simulationandanalysisarebasedonanexperimentearedoutontheshakingtableinT

7、ongjiUnivercity．ANSYSFEMprogramhasbeenusedtostudythecharacteristiCSofbranch-piles．interaction1awsandeffeetsofsysteminteraetiononstructureunderearthquakes．Vibrationenergycausedbydifferentearthquakeswillbeabsorbedbythebranch—pilefoundationdifferently．Theabsorbingrateofvibration

8、energydependsonitsfrequency．Themoresimilarfrequenciesvibrationenergy