桩-土-结构体系随机地震响应的实用计算方法及参数分析
桥梁桩-土体系动力响应分析
城 市道桥 与 防 洪
２ ０ １ ３ 年ｌ ０ 月第 １ Ｏ 期
桥 梁桩 一土体 系动 力响应 分析
郭 宝德 ， 刘 洪瑞 ｚ
（ 广东 工业大 学土 木与交 通工 程学 院 ， 广 东广 州 ５ １ ０ ０ ０ ６ ） 摘 要： 介绍 固有频率 和振 型的理论推导方法— —矩阵迭代法 。运用有 限元分析 软件 Ａ Ｂ Ａ Ｑ Ｕ Ｓ建立桩 一土试验模 型 ， 进行
（ １ ８ ）
， 根据振 型 的正
式（ １ ８ ） 两边 同时左乘 ｐ （ ９ ） 交 性将 ， 得
由于 １ ＜∞ １ ＜ … ＜∞ ，所 以 在 新 的形 状 向量
的共 同作 用 都 是 十 分 必要 的 ，同时 也 是 建 筑 抗 震 设 计 中的一 种趋 势 。
式（ １ ） 中： ６ ， 为刚度矩阵 ； 为质量矩 阵 ； Ａ ＝ １ 为特征值 ； ， 为单位矩阵。
Ｃ ￡ Ｊ 一
式（ １ ） 又 可写 为
Ａ ｉ 产 ｉ （ １ ， ２ ， ３ ， …， ｎ ） （ ２ ）
频率分析 ， 提取 桩 一 土模型 的前 ３ Ｏ阶固有频率和振型 。对桩 ～ 土模 型进行显式动态分析 ， 总结在动荷载作用 下桩 体应力的 分布情况 以及外层 弱化 土域的位移变动趋势 。 关键 词 ： 桥梁； 矩阵迭代 法 ； 桩 一土 ； 频率分析 ； 动态分析
中 图分类 号 ： Ｕ ４ ４ １ 文献标识 码 ： Ａ 文 章编号 ： １ ０ ０ ９ — ７ ７ １ ６ （ ２ ０ １ ３ ） １ ０ — ０ １ ３ ０ — ０ ５
ｉ： ｌ ｉ＝ ｌ
再计算 由上述惯性力产生的扰度 ， 可得
ｆ 。 ｚ ∑ｒ ／ ｃ ｌ ／ ， ￣ ｉ ＝ ｔ ｏ １ ２ ∑田
高桩承台斜桩基础的地震反应数值分析
高桩承台斜桩基础的地震反应数值分析首先，需要进行土体的地震动力学特性的分析，包括土体的地震参数、土体的震动传播规律等。
这些参数的确定需要通过实验数据或者经验公式来获取。
接着，需要对高桩承台斜桩基础的结构特性进行建模和分析。
在建模的过程中，考虑到斜桩基础的倾斜角度和桩与土体之间的相互作用。
同时，需要通过建立合理的边界条件和加载条件，以及使用适当的材料模型和本构关系，来模拟斜桩基础在地震荷载下的动力响应。
在数值分析过程中，可以使用有限元方法进行求解。
通过将整个桩土体系分割成多个有限元，来模拟桩体和土体的相互作用。
在求解的过程中，通过施加地震动力荷载，计算桩基础的位移、应力、力和加速度等参数的变化情况。
可以通过观察这些参数的变化情况，来评估桩基础的地震反应特性。
同时，还可以进行地震响应谱分析，通过计算桩基础的动力响应谱曲线，来评估桩基础在不同地震波作用下的抗震性能。
通过比较不同地震波作用下的动力响应谱曲线，可以判断背景地震的影响以及桩基础的剪切层效应对桩基础的抗震能力的影响。
最后，通过数值分析的结果，可以得出高桩承台斜桩基础在地震作用下的变形和破坏情况，并评估其抗震性能。
如果发现存在问题，可以采取相应的措施来提高桩基础的抗震能力，比如增加桩体的数量或者改变桩身的材质等。
总结起来，对高桩承台斜桩基础的地震反应进行数值分析，需要考虑土体的地震动力学特性、建立合理的结构模型和边界条件、使用适当的数值方法进行求解，并最终对结果进行评估和分析。
这样可以更好地了解桩基础的地震反应特性，并为工程设计和抗震设计提供可靠的依据。
基于正交试验法的随机地震响应的参数分析
基于正交试验法的随机地震响应的参数分析
周爱红;袁颖;侯征;贾永华
【期刊名称】《世界地震工程》
【年(卷),期】2010()2
【摘要】考虑地震的随机性和土体的非线性,引入粘弹性边界和正交试验法,提出了一种在谐响应分析中直接输入加速度的加载方式,建立了基于虚拟激励法、等效线性化法和确定性动力有限元法相结合的非线性桩-土体系的随机地震响应的参数敏感性分析方法。
研究了桩土模量比、地震动输入水平、桩的长径比等无量纲参数对随机响应的影响。
结果表明:桩土模量比是最敏感的因素。
【总页数】5页(P182-186)
【关键词】随机地震;正交试验;等效线性;虚拟激励法
【作者】周爱红;袁颖;侯征;贾永华
【作者单位】石家庄经济学院勘查技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU311.2;O324
【相关文献】
1.基于正交试验的连续刚构桥地震响应敏感性参数分析 [J], 周勇军;全伟;贺拴海
2.基于地层参数随机场模型的长隧道纵向地震响应分析 [J], 禹海涛;何爽;李攀;李帅;陈峰军;王新新
3.基于地层参数随机场模型的长隧道纵向地震响应分析 [J], 禹海涛;何爽;李攀;李
帅;陈峰军;王新新
4.基于响应云图及正交试验法的TVD参数优化 [J], 张楠;孟繁超;刘静
5.基于正交实验与响应曲面法的透镜注塑压缩成型工艺参数的多目标优化试验 [J], 邱彤;刘泓滨;代元祥;徐永乾
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结构动力学-结构地震响应分析
Fi (t ) = −mi [ ɺɺ0 (t ) + ɺɺi (t )] x x
ɺɺ0 ( t ) = x
∑γ
j =1
n
j
ɺɺ0 ( t ) X x
ji
ɺɺ ɺɺi (t ) = ∑ γ j ∆ j (t ) X ji x
令
αj =
ɺɺ [ ɺɺ0 (t ) + ∆ j (t )]max x g
Gi = mi g
则作用在第j振型第i质点上的水平地震作用绝对最大标 准值可表示为:
Fji (t ) = α jγ j X jiGi
（i=1, 2, … , m；j=1, 2, … , n）
2．振型组合
求出第j振型第i质点上的水平地震作用后，便可以按 一般力学方法计算结构的地震作用效应（内力、变形）。 根据振型分解法，结构在任意时刻所受到的地震作用 为该时刻各振型地震作用之和，并且所求得的相应于各 振型的地震作用均为最大值。 因此按求得的地震作用效应Sj也是最大值。 然而，在任一时刻各振型的地震作用并不一定同时达 到最大值，其相应的地震作用效应也不一定同时达到最 大值。 因此，需要进行合理的振型组合方式，以确定合理的 地震作用效应。
1.2.2 面波
瑞雷波振动轨迹剖面(a)和射线(b)
面波是指介质表面或地球表面及其附近传播的波，一般认为是体 波经地层界面多次反射形成的次生波，包含瑞雷波和乐普波。 乐普波的传播是质点在与波的传播方向相垂直的水平方向的剪切 型运动。质点在水平方向振动与波行进方向耦合后会产生水平扭 转分量。
1.2.3 地震波的主要特新及其在工程中的应用 1、地震加速度波形的频谱特性及持续时间的影响
结构体系的地震响应分析与减震设计
结构体系的地震响应分析与减震设计结构体系的地震响应分析与减震设计地震是自然界的一种常见自然灾害，对建筑物和结构物的破坏具有极大的破坏性。
为了保证建筑物和结构物在地震发生时能够有足够的抗震能力，地震响应分析和减震设计成为了建筑工程中非常重要的一部分。
地震响应分析是在地震加载下，对结构体系进行力学响应分析的过程。
通过地震响应分析，可以评估结构体系的抗震能力，确定结构体系在地震荷载下的应力和变形分布情况，从而判断结构体系的破坏程度和安全性。
地震响应分析的目标是确定结构体系的动力特性，包括振动周期、模态形态等参数，并计算结构体系在地震加载下的响应。
地震响应分析通常采用数值模拟的方法，常见的方法有等效静力法、模态叠加法和时程分析法等。
等效静力法是将地震加载转化为静力加载，通过等效静力加载计算结构体系的响应。
模态叠加法是将结构体系的振动模态分解为若干个简谐振动模态，并按照一定的叠加比例进行组合，计算结构体系的响应。
时程分析法是通过数值积分的方法，以时程为基础，模拟结构体系在地震加载下的响应。
减震设计是指通过在结构体系中引入减震装置，改变结构体系的刚度和阻尼特性，从而降低结构体系在地震加载下的响应。
减震设计的目标是使结构体系能够在地震发生时保持较小的变形和应力，减小破坏程度，提高结构体系的抗震能力。
常见的减震装置有摩擦减震器、液体减震器、弹簧减震器等。
摩擦减震器是一种通过摩擦力来降低结构体系响应的装置。
它通常由上下两个金属板组成，中间涂有摩擦材料，通过调整摩擦力的大小来改变结构体系的刚度和阻尼特性。
液体减震器是一种通过流体的黏性耗散能量来降低结构体系响应的装置。
它通常由一个密封的容器和内部充满流体组成，当结构体系发生振动时，流体的黏性阻力能够吸收和消耗振动能量。
弹簧减震器是一种通过弹簧的弹性变形来降低结构体系响应的装置。
它通常由一个弹簧和一个质量块组成，当结构体系发生振动时，弹簧的弹性变形能够吸收和消耗振动能量。
地震荷载下桩土相互作用简化计算方法及参数分析
1 简化模型及分析方法
1. 1 分析模型 在 以往的研究中, 桩土相互作用的分析模型
主要有 3 种: 动力W ink ler 地基上的梁模型、梁和 波动场模型以及有限元模型[3]. 3 种模型中由于 动力W ink ler 地基上的梁模型力学概念清楚, 简 单 实用, 易于被工程人员接受而被广泛运用. 本 文拟采用这一模型, 将桩离散为梁单元, 在节点处 考虑水平位移和转角, 将桩体的质量集中在节点 处. 土体由离散的弹簧 2阻尼器系统代替, 简化模 型见图 1.
地震荷载下桩土动力相互作用的动力反应由 于涉及到场地条件、桩体本身的特性以及输入的 地震动特性等, 属于多因素多水平问题, 因此就不 同的参数进行敏感性分析是有必要的. 针对此问 题 Gazeta s 曾在频域内进行了详细的研究[9], 本文 的工作则在时域内进行.
仍 取端承单桩为研究对象, 选择桩土弹模比 E p E s、桩的长径比 L D 和输入地震动水平 ai g
肖 晓 春1, 迟 世 春1, 林 皋1, 约翰·艾法罗2
( 1. 大连理工大学 土木工程系, 辽宁 大连 116024; 2. 康乃尔大学 土木与环境工程系, 纽约 伊萨卡 10543 )
摘要: 针对水平地震荷载下桩土相互作用体系, 建立了简化计算模型. 与有限元分析结果对
比验证了简化模型的有效性, 并运用此模型就桩土弹模比、地震动输入以及桩的几何特性进 行了参数敏感性分析. 对计算结果的统计分析表明, 桩土弹模比对桩土动力相互作用的影响 较为显著.
(7)
i = 1, 2, …, 8; Νi, Γi, Φi = ± 1
P 1 = 1 - Ν2, P 2 = 1 - Γ2, P 3 = 1 - Φ2 (8) 在单元刚度组装为总刚度矩阵前将内部节点自由
桩-土-结构地震动力相互作用分析方法对比研究的开题报告
桩-土-结构地震动力相互作用分析方法对比研究的开题报告
一、研究背景
桩-土-结构体系经常受到地震的影响，而土壤和结构的动力特性会对地震响应产生不同的影响，使得相互作用分析成为地震工程中不可缺少的一环。
目前，对于桩-土-结构体系的地震动力相互作用分析，主要采用了有限元方法、位移谱法、时程分析法等多种方法。
但是，目前各种方法的适用范围、精度和实用性等方面都存在一些限制和差异，因此需要对这些方法进行比较研究，以进一步完善地震工程实践中的方法和技术。
二、研究内容和目标
本研究的主要内容是比较和评估不同桩-土-结构体系地震动力相互作用分析方法的适用范围、精度和实用性，并结合实际工程进行案例验证。
具体目标包括：
1.对于有限元法、位移谱法和时程分析法等方法的基本原理和应用范围进行分析和比较；
2.对比不同方法对桩-土-结构体系地震响应的模拟精度；
3.比较不同方法在改善桩-土-结构体系地震响应方面的实用性；
4.以实际工程为例进行验证和比较不同方法的实用性。
三、研究方法和技术路线
1.文献研究法：对现有的有限元法、位移谱法和时程分析法等方法进行文献调研和分析，以对这些方法的基本原理和应用范围有一个比较全面的了解；
2.数值模拟法：采用有限元软件OpenSees和PLAXIS等，对不同桩-土-结构体系进行数值模拟，分析比较不同方法的模拟精度；
3.实际工程应用法：选取代表性的工程实例进行分析和比较，以验证和比较不同方法的实用性。
四、研究意义
本研究通过对比不同桩-土-结构体系地震动力相互作用分析方法，对地震工程领域提供更准确、更可靠的工程设计方案，同时为相关领域的研究和实践提供更深入的理论支持。
关于桩土相互作用体系水平振动响应的若干解析模型与解答
关于桩土相互作用体系水平振动响应的若干解析模型与解答下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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地震荷载下桩土相互作用简化计算方法及参数分析
地震荷载下桩土相互作用简化计算方法及参数分析
肖晓春;迟世春;林皋;约翰·艾法罗
【期刊名称】《大连理工大学学报》
【年(卷),期】2002(042)006
【摘要】针对水平地震荷载下桩土相互作用体系,建立了简化计算模型.与有限元分析结果对比验证了简化模型的有效性,并运用此模型就桩土弹模比、地震动输入以及桩的几何特性进行了参数敏感性分析.对计算结果的统计分析表明,桩土弹模比对桩土动力相互作用的影响较为显著.
【总页数】5页(P719-723)
【作者】肖晓春;迟世春;林皋;约翰·艾法罗
【作者单位】大连理工大学,土木工程系,辽宁,大连,116024;大连理工大学,土木工程系,辽宁,大连,116024;大连理工大学,土木工程系,辽宁,大连,116024;康乃尔大学,土木与环境工程系,纽约,伊萨卡,10543
【正文语种】中文
【中图分类】TU473.1
【相关文献】
1.考虑地震荷载的加筋粗粒土坡安全系数简化计算方法 [J], 胡幼常;陈晓鸣;毛爱民;刘杰
2.桩土相互作用及其简化方法对连续梁桥地震响应研究 [J], 叶显亮
3.罕遇地震荷载作用下屈曲约束支撑框架结构弹塑性位移的简化计算方法 [J], 胡宝琳;姚文娟;李国强
4.地震荷载作用下桥梁碰撞的简化线性计算方法 [J], 穆翠玲;王文俊;Mu Huimin
5.连续刚构桥在地震荷载作用下的结构参数分析 [J], 万华;陈星烨
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桩土桥的整体地震反应分析
桩-土-桥整体地震反应分析摘要：采用三维整体建模，用ANSYS/LS-DYNA作为桩-土-桥整体地震反应分析的工具，结合松原斜拉桥工程实例，从考虑桩-土-桥动力相互作用的影响对斜拉桥进行了系统的地震反应分析，得出了如下结论：考虑桩-土-桥相互作用后斜拉桥地震反应显著增大，对于深桩基础斜拉桥，若按刚性地基假定考虑会降低结构的抗震设防要求。
关键词：ANSYS/LS-DYNA；桩-土-桥动力相互作用；地震反应；松原桥1 引言随着现代城市人口的大量聚集和经济的高速发展，对交通线的依赖越来越强。
桥梁是交通运输系统的枢纽工程，是生命线工程的重要组成部分。
地震中，桥梁的破坏将导致震区交通生命线中断，造成救灾工作的巨大困难，使次生灾害加重，导致巨大的经济损失。
因此，对桥梁采用合理的抗震分析方法和抗震措施，提高桥梁结构的抗震性能，保证桥梁在地震中安全和正常使用是非常重要的。
由于桩-土-结构这一藕联体系的动力相互作用涉及到上部结构、群桩、下覆无限地基等多种因素，使得这一课题成为结构动力学和土动力学中最为复杂的课题之一。
随着大跨度桥梁的不断涌现，地震区考虑桩-土-桥梁上部结构相互作用问题愈见突出，迫切需要根据大跨度桥梁的实际情况深入开展桩-土-上部结构相互作用地震反应分析研究。
尽管有不少学者进行了桩-土-桥相互作用地震反应的研究，但寻求一种简单又精确的分析模型仍是目前研究热点，本文将以松原桥为例进行三维整体建模分析，使桩-土-桥相互作用分析模型既简单又较符合实际。
为桥梁结构的抗震分析与振动控制提供理论依据。
2 ANSYS/LS-DYNA程序简介LS-DYNA是LSTC公司将显式LS-DYNA2D，LS-DYNA3D、热分析等程序合成的一个软件包，并由ANSYS公司将他与ANSYS前后处理连接。
称为ANSYS/LS-DYNA，大大加强了LS-DYNA的前后处理能力和通用性。
LS-DYNA程序包括几何非线性（大位移、大转动和大应变）、材料非线性（100多种材料类型）和非接触（30多种）程序。
土木工程中的地震响应谱分析方法
土木工程中的地震响应谱分析方法地震是自然界中一种常见而又具有破坏性的自然现象，对于土木工程而言，特别是建筑物和桥梁的设计与施工，地震响应谱分析方法是一个非常重要的工具。
地震响应谱分析方法是一种用来分析结构物在地震作用下的力学特性的手段。
它通过将地震信号与结构物的动力特性进行卷积，得到结构物的地震响应的频谱特性。
这一分析方法的核心概念是地震地面运动带来的力与结构物的反应之间的关系。
在进行地震响应谱分析之前，首先需要获取地震地面运动的输入数据。
这可以通过地震台站或者地震传感器来实时记录，或者使用历史地震数据进行模拟。
当地震地面运动数据获取后，接下来就是进行地震响应谱分析。
地震响应谱分析方法通常分为两种类型：响应谱备选法和响应谱合成法。
响应谱备选法是一种基于经验或者实测数据的预测方法。
它通过挑选一组合适的地震响应谱曲线作为输入，并将这些曲线与结构物的动力特性进行卷积，得到结构物的地震响应。
这种方法适用于在缺乏具体地震数据的情况下，对结构物进行初步评估和限制。
响应谱合成法是一种基于理论和数值计算的分析方法。
它通过将地震地面运动数据进行波形合成，并将合成的地震波形与结构物的动力特性进行卷积，得到结构物的地震响应。
这种方法适用于需要精确分析和预测结构物在地震作用下的力学特性的情况。
地震响应谱分析方法在土木工程中具有广泛的应用。
在建筑物的设计与施工中，通过分析地震响应谱可以评估结构物在地震作用下的可靠性和安全性，并确定合适的设计参数。
例如，可以根据土壤的类型和地震区域的分类，选择适当的地震响应谱，来确定结构物的抗震设防水平。
此外，地震响应谱分析也可以用于确定装配在结构物上的设备和附件的设计和固定方法，以确保其在地震作用下的可靠性。
除了在建筑物设计中的应用，地震响应谱分析方法也被广泛用于桥梁工程中。
桥梁作为一种特殊的结构物，其受地震作用的情况与建筑物有所不同。
通过地震响应谱分析方法，可以评估桥梁结构在地震作用下的可靠性，并确定合适的桥梁抗震设防水平。
桩-土-基础隔震结构在不同场地类别中的动力响应分析
Vol. 42,No. 6Dec. 2020第42卷第6期2020年12月工程抗震与加固改造Earthquake Resistant Engineering and Retrofitting［文章编号］1002-8412( 2020) 06-0063-07DOI ：10. 16226/j.issn. 1002-8412. 2020. 06. 008桩-土-基础隔震结构在不同场地类别中的 动力响应分析张家骏，刘彦辉，谭 平，金建敏（广州大学减震控制与结构安全国家重点实验室培育基地，广东广州510405）［提 要］大多数隔震设计都是将地基假设为完全刚性而进行计算的，但土与地基对上部结构的相互作用（PSSI 效应）是实际存在的。
本文通过ETABS 结构分析软件，建立考虑PSSI 效应对基础隔震结构影响的三维模型，进行桩-土-基础隔震结构在不同场地类别中的有限元时程分析，研究不同场地类别中考虑PSSI 效应对基础隔震结构动力响应的影响规律。
结果表明： 虽然天然地基可视为天然的隔震层，但主要影响结构自振周期和频率变化的是地基土对地震动的放大作用；地震波的频谱特性影响结构体系动力响应，可能放大或减小结构体系的动力响应；考虑PSSI 效应的结构体系层间位移比不考虑PSSI 效应的 要大，容易超出规范规定的限值，因此，考虑PSSI 效应是很有必要的。
［关键词］PSSI 效应；桩-土-基础隔震结构；场地类别；动力响应［中图分类号］TU473［文献标识码］ADynamic response analysis of pile-soil-base isolation structures in different site categoriesZhang Jia-jun , Liu Yan-hui , Tan Ping , Jin Jian-min ( Cultivation Base for Sate Key Laboratory of Seismic Control andStructural Safety , Guangzhou University , Guangzhou 510405 , China)Abstract : Most seismic isolation designs are calculated on the assumption that the foundation is completely rigid , but the interactionbetween the soil and the foundation to the superstructure ( PSSI effect ) actually exists. In this paper , a three-dimensional model that considers the effect of the PSSI effect on the base-isolated structure is established by using ETABS structural analysis software , and thefinite element time-history analysis of pile-soil-foundation structures in different site categories is conducted , and the influence of PSSI effects on the dynamic response of the base-isolated structure in different site categories is studied. The results show that : although thenatural foundation can be regarded as a natural isolation layer , the main factor that affects the natural vibration period and frequency ofthe structure is the amplification effect of the ground soil on the ground motion ； the spectral characteristics of the seismic wave affect the dynamic response of the structural system , which may enlarge or reduce the dynamic response of the structural system ； the inter layer displacement of a structural system that considers the PSSI effect is larger than that without the PSSI effect , and it is easy to exceed the limit specified by the specification. Therefore , it is necessary to consider the PSSI effect.Keywords : PSSI effect ； pile-soil-base isolation structure ； site category ； dynamic responseE-mail : Liuyanhui2012@ 1引言减隔震技术在近几十年已逐渐被重视并得到 了广泛应用，其中的基础隔震技术是研究较多，发［收稿日期］2020-01-07［基金项目］国家自然科学基金项目（51778163）广州市科技计划项目（201707010333）广东省教育厅创新团队项目（2016KCXTD016）展较为成熟的一种技术手段。
桩-土-结构相互作用体系非线性地震反应分析的开题报告
桩-土-结构相互作用体系非线性地震反应分析的开题报告一、研究背景及意义桩-土-结构相互作用是地震中涉及到的一个复杂的问题，涉及到了结构物、土壤和桩三者的力学特性和相互作用关系。
在地震作用下，桩、土、结构之间的相互作用会发生极大的变化，土层的非线性特性以及土-结构耦合效应等因素对桩-土-结构体系的反应产生了重要影响，而出现这些非线性问题的原因主要与以下方面有关：震动波形的复杂性、地震波导过程中异常水平变形所引起的摩擦力、底部非均匀土层的反应和排水、桩-土-结构之间动静力相互的作用、材料的非线性等等。
因此，从理论和实践角度分析桩-土-结构相互作用体系的非线性地震反应对抗地震灾害，对地震工程的发展具有重要意义。
二、研究目的本文主要旨在对桩-土-结构相互作用体系在地震荷载下的非线性反应和影响因素进行详细研究，为了达到这个目的，必须做到以下几点：1、深入理解桩-土-结构相互作用体系的物理本质以及桩-土-结构之间的相互作用机理；2、研究车辆荷载对固定端单桩在不同地质情况下的动力特性以及受振幅、频率等复杂地震荷载的影响；3、基于数值模拟方法，建立桩-土-结构相互作用的非线性地震反应模型并对其进行数值模拟计算，分析桩-土-结构相互作用下的非线性反应特性、荷载传递和损伤演化等因素的影响；4、对比对不同材料参数、结构体系、和地质基础情况等参数下的反应特性差异，分析其与非线性反应的关系，以期为相关地震安全预警提供参考依据。
三、预期成果本文的预期成果主要包括以下几点：1、通过深入理解桩-土-结构相互作用体系的物理本质以及其相互作用机理，掌握桩-土-结构相互作用体系在地震荷载下的非线性反应机制；2、通过对固定端单桩在不同地质情况下的动力特性及其对变幅、频率等复杂振动荷载的响应研究，掌握固定端单桩的动力响应特性及其与地震荷载之间的关系；3、通过建立桩-土-结构相互作用的非线性地震反应模型，并进行数值模拟计算，分析桩-土-结构相互作用下的非线性反应特性，明确荷载传递和损伤演化等因素影响桩-土-结构体系的关键因素；4、探究不同参数下的反应特性的差异，深入分析其与非线性反应的关系，并为相关地震安全预警提供参考；5、对比实验结果与数值模拟结果的一致性，验证模型的可靠性。
结构-桩-土相互作用体系抗震性能的研究
结构-桩-土相互作用体系抗震性能的研究摘要：现有抗震设计方法都是把上部结构与地基基础作为两个独立的系统分开考虑，而忽略了结构地基的相互作用。
本文基于结构动力学基本原理，结合桩-土-结构相互作用体系振动台试验成果，研究了结构-桩-土相互作用对上部结构顶层加速度反应的影响。
研究结果将对抗震设计和防震减灾具有重要的研究意义。
关键词：抗震设计方法；结构-桩-土；相互作用；上部结构；顶层加速度反应1 引言2011年3月11日，日本东北部海域发生9.0级特大地震，给日本带来了惨重的人员伤亡和巨大的经济损失。
这起历史罕见的地震灾害再一次引起了人们对结构抗震设计方法的关注。
目前，国内外建筑抗震设计规范所采用的方法均基于刚性地基假定，即把上部结构与地基基础作为两个独立系统分开考虑，而忽略了上部结构与地基基础的相互作用。
这样的假定只有当采用理想刚性地基时才是正确的。
在实际工程中，当发生地震时，高层建筑、桩基础和地基组成一个复杂的动力体系，在地震波激励下产生相互作用。
地震波通过地基和基础激励上部结构产生振动，而上部结构又将能量反馈到地基和基础上，使整个动力体系处于相互制约、相互影响的变形协调之中[1]。
所以，对于一般地基，特别是软土地基，进行抗震设计时则应考虑上部结构-桩-土相互作用的影响。
2 结构-桩-土相互作用研究理论基础2.1 结构-地基动力相互作用地震发生时，从震源发出的地震波,经过场地土传播输入结构体系使其振动，同时，结构体系产生的惯性力如同新的震源又反过来作用于地基，引起新的地振动再次作用于结构体系，这种结构与地基间循环的振动作用称为结构-地基动力相互作用[2]。
结构-地基动力相互作用包含两层含义，一是地基基础对上部结构体系振动特性的影响；二是上部结构对地基基础的影响，即上部结构对底部输入地震波的反馈作用。
2.2 结构-地基动力相互作用的规律与刚性地基上的结构相比，地震作用下结构-地基动力相互作用的规律一般可归纳为[3]：结构地震反应改变--内力和弹性位移反应改变；结构动力特性改变--自振周期延长，振型改变，阻尼比改变(一般为增加)；地基运动特性改变--接近结构自振频率的分量加强，加速度幅值减少。
考虑土-桩-结构相互作用的体育馆看台地震响应分析
２ ．Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ Ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ，Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ５ １ ０ ０ ３ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
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摘要： 基于对分层 土条件 下的土一 群桩基础动 力阻抗 函数 的求解 ， 采用 常数阻抗 法结合 子结构方 法对体 育馆看 台 进行 了考虑土 一 桩一 结构相互作用 的地震 响应分 析． 结果表 明： 由于地震波频谱特性的差别 ， 体育馆看 台结构在不 同
地震波作用下的最大位移 、 最大加速度等响应有所差别 ， Ｅ Ｌ — Ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ｏ 波 与人工波接近 ， Ｔ Ａ Ｒ ＿ Ｔ Ａ Ｒ Ｚ Ａ Ｎ Ａ波作用下 响应
略小 ； 三层看 台的地震 响应 总体上较一层看 台响应有 明显 的放大 ． 关键词 ： 体育馆看台 ； 动力 阻抗 ； 子结构方法 ； 桩土相互作用 ； 地震 响应
考虑共同作用的桩筏基础-土-框架结构地震响应有限元分析的开题报告
考虑共同作用的桩筏基础-土-框架结构地震响应有限元分析的开题报告一、选题背景桩筏基础-土-框架结构是一种结构形式广泛应用于工业、民用和商业建筑中的建筑结构，由于其具有空间利用效率高、结构稳定性好、耗能能力强等特点，在地震灾害频繁发生的地区逐渐得到了广泛应用。
然而，地震对结构安全产生的影响是不可忽视的，结构在地震荷载作用下的动态响应特性研究成为了建筑结构领域研究的热点之一。
目前，国内外学者对桩筏基础-土-框架结构的地震响应特性研究还存在一定的差距，有待深入研究。
二、研究内容本文基于有限元方法，对桩筏基础-土-框架结构在地震荷载作用下的地震响应特性进行研究，主要包括以下内容：1. 建立桩筏基础-土-框架结构的三维有限元模型，并对其进行验证。
2. 对于结构在地震荷载作用下的地震响应进行分析，包括结构位移、应力、应变等参数，并对其影响因素进行探讨。
3. 研究桩抗拔、桩与混凝土相互作用、深基坑开挖等工程因素对结构地震响应特性的影响。
4. 利用有限元软件提供的参数化技术，对于常见结构参数进行参数分析，包括桩直径、桩间距、桥承台宽度等因素，以分析其对结构地震响应特性的影响。
三、研究意义本文的研究成果将有助于：1. 探讨桩筏基础-土-框架结构在地震荷载作用下的地震响应特性，揭示结构响应规律。
2. 分析工程因素对于结构地震响应特性的影响，为结构的设计和改善提供参考意见。
3. 参数化分析结构参数对于结构地震响应特性的影响，为结构布置及构型选择提供参考依据。
4. 提高建筑结构的地震抗灾能力，推进结构抗震设计和研究的发展。
四、研究方法本文将采用有限元方法，对于桩筏基础-土-框架结构在地震荷载作用下的动态响应特性进行研究。
有限元分析主要分为以下几个步骤：1. 建立有限元模型，包括结构本身和荷载模型。
2. 进行有限元分析，求得结构在地震荷载作用下的响应特性。
3. 对分析结果进行验证和分析，比较不同因素对结构响应的影响。
4. 利用参数化技术分析结构参数对结构响应的影响。
土木工程中的地震响应分析与设计
土木工程中的地震响应分析与设计地震是一种具有毁灭性的自然灾害，对土木工程的影响尤为重要。
在地震区域，土木工程的设计与施工必须充分考虑地震响应，以确保结构和建筑物的安全性。
地震响应分析与设计是土木工程中的关键技术，本文将介绍土木工程中的地震响应分析与设计的方法和重要性。
1. 地震响应分析方法地震响应分析是通过对结构体系进行动力学计算，得到结构在地震作用下的动态响应，从而评估结构的稳定性和安全性。
常用的地震响应分析方法包括等效静力法、频率反应谱法和时程分析法。
等效静力法是一种简化的方法，将动态地震力以等效静力的形式作用于结构，通过静力分析得到结构的响应。
该方法适用于低层建筑和简单结构。
频率反应谱法通过确定结构体系的自振频率和阻尼比，选取适当的地震动频率反应谱曲线，计算结构在不同震动频率下的最大响应。
该方法适用于中高层建筑和复杂结构。
时程分析法是一种更为精确的方法，通过将结构与地震动作用下的动态方程建立耦合方程组，通过数值迭代计算结构的响应。
该方法可以较准确地模拟结构在地震作用下的行为，并适用于复杂结构和重要工程。
2. 地震响应设计原则地震响应设计的目标是使结构在地震作用下尽可能保持弹性，以确保结构的安全性和可用性。
地震响应设计有以下几个原则：(1) 强度设计原则：结构在地震作用下要保持弹性，以增加结构的延性。
结构的强度设计要满足规定的抗震设阀值，并考虑地震动强度和结构的重要性。
(2) 刚度设计原则：结构的刚度要满足承受地震作用所需的变形能力，以减少结构的振动响应。
结构的刚度设计要考虑结构的建筑用途和地震动频率特性。
(3) 阻尼设计原则：结构的阻尼要能够有效吸收地震能量，减小结构的振动响应。
阻尼设计可以通过设置阻尼器或增加耗能材料来实现。
(4) 抗震设计原则：结构的布局和连接要满足地震作用下的承载能力和变形能力要求，以增加结构的稳定性和耐久性。
抗震设计要考虑结构的荷载传递路径和相互作用。
3. 地震响应设计实施地震响应设计是土木工程设计中的重要部分，需要采用综合的方法和工具进行实施。
地震激励下桩-土-结构动力相互作用分析
了简单 起见 ， 本文 只 考 虑端 承桩 ， 于嵌 岩 桩 可 以类 似 对
考虑 ， 摩擦 桩 因其复 杂性 本文 暂不 考虑 。 由于桩 一土 一
构对 地基 变形 和强 度要 求时 ， 常采 用桩 基础来 解决 。土 的开 挖 和结构 的建 造会 改变 土 的动力体 系 ， 结构 在埋设 的界 面上 与 土 发 生 相 互 作 用 ， 而 改 变 自由场 的 地 震 从 动 ］ 。分 析地震 激 励 下 土 一结 构 动力 相 互 作 用 要 包 括 两个 不 同 的方 面 ： 一 ， 定 场 地 的 自由场 反 应 ； 第 确 第 二， 计算 在地 震环 境下 自由场上 建造结 构后 地震 动 的改 变和实 际 的相互 作 用 ～ 。地 震 作 用 下 桩 一土 一结 构
段 林 李 刚 ，
４０ ８ ） １０ ２
（ ．广 州市海珠 区建设和 市政 局 ， 东 广 州 ５ ０ ２ ； １ 广 １ ２ ０ ２ ．湖 南大 学土木 工程 学院 ， 南 长沙 湖
摘
要： 该文采用连续统一体模型 ， 假设桩 一土 一结构都为具有粘性 阻尼 的弹性体 ， 将地震波 简化 为简谐 Ｓ Ｈ波诱发 的水平
振动 ， 用基 岩 运 动 输 入 下 桩 土相 互 作 用 的振 动 解 来分 析 粘 弹性 半 空 间场 地 土 的 动 力反 应 ， 对 地 震 激 励 下 桩 一土 一结 构耦 并
合相互作用进行分析 ， 可为高层 建筑和桥 梁抗震 抗风设计 以及地震 灾害分析提供理论 和实际的参考依据。 关键词 ： 一土 一结构动 力相 互作 用； 桩 自由场 ； 水平剪切 波 ； 大 系数 ； 放 激励频率 中图分类号 ：Ｕ １． Ｔ ３ １３ 文献标ｉ ￣ ： ，ｉ Ｂ Ｅ－ ｑ 文章编号 ：０ ８— １２ ２０ ）６～ ０ ８— ５ １０ ０ １ （０ ８ ０ ０ ０ ０
结构力学中的地震响应分析与设计
结构力学中的地震响应分析与设计地震是自然界中一种常见而又具有破坏性的自然灾害，对建筑结构的影响不可忽视。
在结构力学中，地震响应分析与设计是一项重要的研究内容，旨在确保建筑结构在地震时能够充分承受外界载荷，保证结构的安全性和稳定性。
本文将重点探讨结构力学中地震响应分析与设计的相关原理和方法。
一、地震响应分析1. 响应谱法响应谱法是一种常用的地震响应分析方法，基于结构的振动参数，通过响应谱函数与地震动输入进行相应计算，预测结构在不同地震强度下的响应。
它将地震动输入转化为结构的响应谱，得出结构的最大加速度、位移等重要参数。
2. 时程分析法时程分析法是一种更为精确的地震响应分析方法，通过直接模拟地震波对结构的作用过程，计算结构在不同时间点上的位移、速度、加速度等响应。
该方法适用于复杂结构、非线性体系和近场地震等情况。
二、地震设计基础1. 设计地震动参数地震设计的第一步是确定设计地震动参数，包括地震峰值加速度、峰值速度和响应谱。
这些参数是根据地震区分类、设计基准、土壤条件等因素确定的，可以通过地震记录分析、频域法或经验公式等多种途径获取。
2. 结构抗震等级结构抗震等级是根据建筑结构的重要性和使用功能确定的，通常分为一般、次要、重要和特殊四个等级。
不同等级的结构需要满足不同的抗震要求，包括抗震性能目标、抗震设计参数和抗震构造措施等。
三、地震设计方法1. 弹性设计方法弹性设计方法是一种基于结构的线性弹性响应分析的设计方法，适用于简单结构和小震级地震。
它通过满足结构在设计地震动作用下的强度和刚度要求，确保结构在小至中等强度的地震下有足够的抵抗能力。
2. 非弹性设计方法非弹性设计方法是一种考虑结构非线性特性的设计方法，适用于大震级地震和特殊结构。
它通过考虑结构的塑性铰形成、滞回效应和能量耗散能力，确保结构在大震级地震时有足够的耗能能力和韧性。
四、地震设计措施1. 结构抗震构造结构抗震构造是指为提高结构在地震作用下的承载能力和韧性而采取的构造措施，包括增加梁柱截面尺寸、设置剪力墙、使用钢筋混凝土剪力墙等。
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该方 法 可方便 的 用于 随机地 震 下桩 一土 一结构 体 系的参数 分 析 中。
关 键 词 ： 一土 一结 构 体 系 ；随 机 地 震 ；等效 线 性 ｉ 拟 激 励 法 ；参 数 分 析 桩 虚
中 图分 类 号 ： Ｕ３ １ ３ Ｏ３ ４ Ｔ １ ． ； ２ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ —０ ４ （ ０ １ ０ —０ ５ —Ｏ ０ ０ ８ ４ ２ １ ）１ ０ ｌ ５
Ｐａ ａ ｅ ｒ ｃ Ａｎ ｌ ｓ ｓ ａ ａ ｔｃ ｌＣａ ｃ ｌ ｔｏ ｅ ｈｏ ｏ ｈ ｏ ｈ ｓ ｉ ｒ ｍ ｔ ｉ ａ ｙ ｉ ｎｄ Ｐｒ ｃ ｉ ａ ｌ ｕ ａ ｉ ｎ Ｍ ｔ ｄ ｆ ｒ ｔ ｅ Ｓｔ ｃ ａ ｔｃ Ｓ ｉｍ ｉ ｓ ｏ ｓ ｆＳｏ ｌＰｉｅ－ ｒ ｃ ｕ ｅ Ｉ ｅ ａ ｔｏ ｓ ｅ ｅ ｓ ｃ Ｒｅ ｐ ｎ ｅ ｏ ｉ－ ｌ 。 ｕ ｔ ｒ ｎｔ ｒ ｃ ｉ ｎ Ｓｙ ｔ ｍ － Ｓｔ
周 爱红 ，袁 颖 ，侯 征 ，周 海辉
（ 家庄 经济 学院 ， 石 河北 石 家庄 摘 ００ ３ ） ５ ０ １ 要： 虑地 震 的随机 性和 土体 的 非线性 ， 考 引入 粘 弹性 边界 ， 出了一 种在 谐响 应 分析 中直接 输入 提
加 速 度 的加 载 方式 ， 立 了基 于虚 拟 激励 法 、 效线 性化 法和 确定性 动 力有 限元 法相 结合 的非 线性 建 等 桩 一土 一结构 体 系随机 地震 响应 的 实用计 算 方法 。采 用该 法对单 桩 支承 的剪切 型 结构进 行 了较 为 全 面的参数 分 析 。结果 表 明基 岩 地 震 动 输 入 水 平 ， 长度 和 土体 模 量 都 对 结 构反 应 有 较 大影 响 。 桩
ｓ ｉ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅｉｔ ｒ ｃｉｎ ｓ ｓｅ ｓ ｂ ｔｗｉ ｔ ｃ ａ ｔｃｅ ｒ ｈ ｕ ｋ ｏ ｖ ｎｅ ｔｙ ｏｌ ｔｕ ｔ ｒ ｎ ｅ ａ ｔｏ ｙ ｔ ｍ ｕ ｊｃ ｔ ｓｏ ｈ ｓｉ ａ ｔ ｑ ａ ｅｃ ｎ ｅ ｉｎ ｌ． — ｅ ｈ
第 ３ ３卷
第 １ 期
西
北
地
震
学
报
Ｖ ０１ ３３ Ｎ ｏ ． ．１ Ｍａｃ ｒ ｈ．２Ｏ１ １
２１ ０ １年 月
ＮｏＲＴ ＨＷ ＥＳ ＴＥ ＲＮ ＥＩ Ｍ ＯＬＯＧＩ Ｓ Ｓ ＣＡＬ Ｊ ＯＵＲＮ ＡＬ
桩 一 土 一 结 构 体 系 随 机 地 震 响 应 的 实 用 计 算 方 法 及 参 数 分 析
ＺＨ ｏ Ｕ ｉｈ ｎｇ，Ｙ Ｕ ＡＮ ｉ Ａ—ｏ Ｙ ｎｇ， Ｈ ｏ Ｕ ｅ Ｚｈ ｎｇ， ＺＨ ｏ Ｕ ａ— ｉ Ｈ ｉｈｕ
（ ｈｊａ ｈ ａ ｇ Ｕ ｉ ｅ ｓ ｙｏ ｃ ｎ ｍｉｓ ｈｊ ａ ｈ ａ ｇ ０ ０ ３ ， ｈ ｎ ） Ｓ ｉｉ ｚ ｕ ｎ ｎ ｖ ｒｉ Ｊ Ｅ ｏ ｏ ｃ ，Ｓ ｉｉ ｚ ｕ ｎ ５ ０ ｌ Ｃ ｉａ ｔ