大型群桩桩土动力相互作用分析方法研究.pdf

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1、168西安理工大学学报JournalofXi’allUniversityofTechnology(2012)Vo1．28No．2文章编号：1006-4710(2012)02-0168-05大型群桩桩土动力相互作用分析方法研究郝鹏，刘云贺，张育乐(西安理工大学水利水电学院，陕西西安710048)摘要：针对大型群桩与土体动力相互作用的高度复杂性，基于经典变分原理，利用拉氏乘子法和罚函数法建立了反映桩体与土体相对运动和其实际几何尺寸的非线性动力相互作用的分析模型，并编制了相应的分析程序。以南水北调中线穿黄u形渡槽工程为研究对象，利用本文的模型研

2、究了常用的M法模型在渡槽结构中应用的适用性。结果表明，在静载作用下，两种方法给出的渡槽上部结构的位移和应力基本一致，渡槽下部桩体结构的分析结果略有差异，但相差不超过20％。在地震荷载下，M法的分析结果是偏小的，尤其是对渡槽上部结构的影响更大-c关键词：桩土；动力相互作用；非线性有限元；M法中图分类号：TU435文献标志码：ATheStudyofSoil．pileInteractionoftheLarge-ScaleGroup-PilesFoundationsHAOPeng，LIUYunhe，ZHANGYule(FacultyofWater

3、ResourcesandHydroelectricEngineering，Xi’an710048，China)Abstract：Thesoil—piledynamicinteractionmechanismofthelarge—scalegroup—piles~undationsisofhighcomplexity．Baseontheclassicalvariationprinciple，Lasmultipliermethodandthepenaltyfunctionmethodareusedtoestablishthenon．．1ine

4、ardynamicinteractionanalysismodelofactualgeometricdimen．sionswhichcanreflecttherelativedisplacementbetweenthepilebodyandsoilbody，andtheCOITe—spondinganalyticalprogramismade．WiththeU—shapedflumeengineeringinthemiddlelineoftheSouth-to—Northwaterdiversionprojectpassingacross

5、theYellowRiverasthestudyobject，thispaperdealswithcorrespondingapplicabilityofthefrequently·-usedM·-methodintheaqueductbythemodelinthispaper．Theresultsindicatetheunderthestaticloads．thedisplacementandstressofthesuperstruc．tureoftheaqueductarebasically。butastothesubstructur

6、eoftheaqueduct，theresultsoftheM．methodaremoreorless20％thantheresultsobtainedbythenon．1inearFEM．However．undertheea~hquakeloads，theanalysisresultsbyusingthenon—linearFEMarelargerthantheM．method，SOthateffectupontheupperstructureofaqueductiSlargerthanthesubstructureofaqueduct

7、．Keywords：soil—pile；dynamicinteraction；non-linearfiniteelement；M—method大型群桩动力荷载作用下的桩土相互作用问束作用，回避了桩土间的相互作用的真实行为。若题，一直是工程界和学术界研究的热点和难点问要反映桩与土的真实特性，必须要处理好桩与土的题¨引。由于土体性质的复杂性以及桩土物理特性“内边界”条件，这方面已有的研究主要以Goodman的巨大差异，在地震荷载作用下，桩与土之间可能会类型的接触单元采用得最多，但这种单元模型出现脱离、相对滑动和共同运动等时变的特性，表现存在接

8、触刚度难以确定等问题。出强非线性状态，使得研究极为困难，至今也没有理本文基于经典变分原理，借助拉氏乘子法和罚想的解决办法，规范中采用由土体属性确定的常系函数法建立了利用约束方程描述桩土内界面脱