【CN109918784A】一种基于OpenSees的三维液化场地桩基础抗震试验模拟方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910169986.8
(22)申请日 2019.03.07
(71)申请人 江南大学
地址 214122 江苏省无锡市蠡湖大道1800
号
(72)发明人 卜亚松　
(74)专利代理机构 苏州市中南伟业知识产权代
理事务所(普通合伙) 32257
代理人 殷海霞
(51)Int.Cl.
G06F 17/50(2006.01)
G06T 17/00(2006.01)
(54)发明名称一种基于OpenSees的三维液化场地桩基础抗震试验模拟方法(57)摘要本发明公开了一种基于OpenSees的三维液化场地桩基础抗震试验模拟方法，其包括：S1、基于OpenSees计算平台，结合离心机试验原型尺寸建立液化分层场地桩-土相互作用模拟整体三维模型；S2、建立三维模型的边界条件；S3、对三维模型加载地震波载荷，将模拟结果与离心机试验结果进行比对。

本发明基于OpenSees有限元分析软件，结合离心机试验原型尺寸建立液化分层场地桩-土相互作用模拟整体三维模型，与传统的三维建模方法中使用的将桩土刚性连接的方法比较而言，采用接触单元模拟桩土相互作用可以更好地再现试验中砂土与桩基的滑移、摩擦、相互位移等试验现象。

结果证明，此模型计算结果与试验结果吻合较好，能够正确反应场地中桩、
土的动力反应。

权利要求书1页 说明书3页 附图2页CN 109918784 A 2019.06.21
C N 109918784
A
权　利　要　求　书1/1页CN 109918784 A
1.一种基于OpenSees的三维液化场地桩基础抗震试验模拟方法，其特征在于，包括：
S1、基于OpenSees计算平台，结合离心机试验原型尺寸建立液化分层场地桩-土相互作用模拟整体三维模型；具体包括：
采用OpenSees材料库中的20-node brick element四节点水土耦合实体单元对土体单元进行模拟，采用OpenSees材料库中的elastic Beam-Column单元对桩身单元进行模拟，采用OpenSees材料库中的zerolength单元对所述土体单元与桩身单元之间的相互作用进行模拟；
S2、建立所述三维模型的边界条件；具体包括：
将左右侧边界位于同一水平高度处的节点自由度通过equalDOF命令进行绑定，使左右两边节点位移同步，以达到数值模拟与试验条件一致，通过fix命令对模型底部与两侧面边界处孔压自由度进行约束，使其成为不透水边界；
S3、对所述三维模型加载地震波载荷，将模拟结果与所述离心机试验结果进行比对。

2.根据权利要求1所述的一种基于OpenSees的三维液化场地桩基础抗震试验模拟方法，其特征在于，所述桩身单元与土体单元的主从节点间通过opensees内嵌的equalDOF命令进行绑定，将zero-length单元施加在桩身单元从属弹簧以及土单元从属弹簧交接点处，并赋予zero-length单元以弹簧(p-y弹簧、t-z弹簧)属性，以模拟桩身与土体交界面的相互作用。

3.根据权利要求1所述的一种基于OpenSees的三维液化场地桩基础抗震试验模拟方法，其特征在于，对所述三维模型加载地震波载荷，之前还包括：
基于弹性分析，对施加土体自重，使孔压得到快速释放，获取初始土体应力；塑性分析：基于塑性理论再次对土体进行自重分析，获取二次场地初始土体应力；桩单元自重施加，进一步获取场地荷载施加前应力，作为场地的最终初始有效应力。

4.根据权利要求1所述的一种基于OpenSees的三维液化场地桩基础抗震试验模拟方法，其特征在于：所述地震波载荷以加速度的形式施加于所述三维模型底部。

5.根据权利要求1所述的一种基于OpenSees的三维液化场地桩基础抗震试验模拟方法，其特征在于：所述离心机试验原型的尺寸为：高度为20.5m，上部为中密砂，厚度为9.3m，下部为密砂，厚度为11.4，长度为42.4m。

6.根据权利要求1所述的一种基于OpenSees的三维液化场地桩基础抗震试验模拟方法，其特征在于：对所述三维模型的上边界土体孔压自由度不做约束，使水位线设置于所述土体单元表面。

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