基于簡化有限元法的動(dòng)力群樁-土相互作用效應(yīng)實(shí)現(xiàn).pdf

1、近30年來，樁基礎(chǔ)的計(jì)算和分析有了較大的進(jìn)展，在國際樁基技術(shù)的帶動(dòng)和工程實(shí)際應(yīng)用的影響下，我國在樁基礎(chǔ)的研究方面發(fā)展迅速。樁基礎(chǔ)由于其承載力高、沉降小，并且能夠適用于各種復(fù)雜地質(zhì)的條件，已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑、道路橋梁工程、水利水電工程、機(jī)場車站、港口碼頭、海上平臺(tái)等各個(gè)領(lǐng)域。目前，國內(nèi)外對(duì)于單樁的研究理論相對(duì)而言比較成熟，而由于動(dòng)力群樁-土體系相互作用問題的復(fù)雜性及實(shí)用性，故對(duì)于群樁-土體系的研究更具實(shí)用價(jià)值和意義。在群樁-土動(dòng)

2、力相互作用的研究過程中主要是基于動(dòng)力相互作用系數(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)群樁-土體系水平動(dòng)阻抗的研究。
　　本文提出了一種將有限元法應(yīng)用于樁-土相互作用中的簡化方法。通過建立不同的簡化有限元法的動(dòng)力群樁-土體系相互作用模型，運(yùn)用APDL語言編制了不同簡化有限元模型程序，并通過計(jì)算得出簡化有限元模型在頻域荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)特性，并與基于Gazetas-Dobry理論的簡化法計(jì)算模型進(jìn)行分析得到的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證該簡化有限元法的正確性及適用性

3、，為樁-土-樁的動(dòng)力相互作用分析提供一種新的理論方法途徑。其主要的研究工作如下：
　?。?）介紹了課題的來源、意義以及國內(nèi)外開展土-結(jié)構(gòu)共同作用研究的現(xiàn)狀，通過對(duì)大量相關(guān)文獻(xiàn)的概述總結(jié)，論述了已有研究成果的局限性及優(yōu)缺點(diǎn)；
　?。?）介紹了幾種求取單樁水平阻抗函數(shù)的簡化計(jì)算方法以及群樁動(dòng)力相互作用因子和水平阻抗函數(shù)的簡化計(jì)算方法，推導(dǎo)了單樁及群樁在水平荷載作用下的水平阻抗函數(shù)的簡化計(jì)算公式；
　?。?）針對(duì)常見的有限元

4、樁-土體系動(dòng)力相互作用的模型節(jié)點(diǎn)數(shù)量巨大，解題規(guī)模偏大以及計(jì)算效率偏低的情形，本文通過上述推導(dǎo)出的簡化計(jì)算公式提出了一種可用于群樁-土體系動(dòng)力分析的簡化有限元法并運(yùn)用ANSYS分析軟件編制APDL語言程序，建立2樁、4樁及9樁的簡化有限元模型，其中，樁基由梁單元進(jìn)行模擬，土體由彈阻單元來模擬；
　　（4）對(duì)簡化有限元模型進(jìn)行模態(tài)分析確定所建立的各簡化有限元模型振動(dòng)特性，得到各簡化有限元模型的頻率響應(yīng)和振型曲線，然后對(duì)建立的2樁、4

5、樁及9樁簡化有限元模型進(jìn)行頻域荷載下的動(dòng)力響應(yīng)分析，得到其對(duì)應(yīng)的水平阻抗函數(shù)，并在此基礎(chǔ)上，與基于Gazetas-Dobry理論建立的簡化法計(jì)算模型進(jìn)行分析得到的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證該簡化有限元法的正確性及適用性；
　　（5）通過改變各簡化有限元模型的樁徑、樁間距及樁土剛度的大小來模擬樁-土-樁系統(tǒng)的動(dòng)力相互作用，求取樁間動(dòng)力相互作用因子及水平阻抗函數(shù)的大小。將計(jì)算得到的結(jié)果與相應(yīng)簡化法得到的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，對(duì)簡化有限元法能夠解決樁土