椭圆形柱体地震动水压力的简化分析方法

首先,文章基于辐射波浪理论,在椭圆坐标系下采用分离变量法推导了水中椭圆形柱体地震动水压力的解析解。之后,采用有限元方法建立了地震作用下水与结构相互作用的动力方程,方程中水体对结构的作用为一满阵的附加质量矩阵。满阵的附加质量矩阵难以在商业有限元中实现,因此提出了集中的附加质量矩阵方法,其中结构柔性引起的附加质量为集中附加质量矩阵和修正系数的乘积,该修正系数与无量纲参数宽深比和长短轴比相关。最后,通过曲线拟合,提出了刚性椭圆柱体动水力的均布附加量简化公式,该简化公式是无量纲参数宽深比和长短轴比的函数。     

高烈度区深水斜拉桥动水效应及抗震体系研究

位于高烈度区的深水斜拉桥在地震下不仅会受到强震的作用,还会受到附近水体的作用,结构抗震要求高,选择合理的抗震体系非常重要.以云南格巧高速双河特大桥为工程实例,分析动水作用对斜拉桥地震响应的影响及其与地震强度的关系,在此基础上对斜拉桥的纵、横向抗震体系展开研究并给出合理建议.结果表明,动水作用会增大索塔塔底内力和结构整体位移响应,且对剪力的影响最大;动水对结构各响应的放大作用随地震强度增加呈现出增减不一的变化趋势,抗震设计时应分别考虑各级地震下的动水效应;索塔、辅助墩和桥台处均设置黏滞阻尼器等阻尼约束的纵向协同抗震体系能够最有效减小墩、塔底纵向内力及结构纵向位移,建议作为斜拉桥纵向抗震体系; 斜拉桥横向推荐采用索塔处设置固定约束、墩台处设置钢阻尼器等弹塑性约束的组合约束体系,该体系能同时降低墩、塔底横向内力,并有效控制结构整体横向位移响应.     

动水压力对深水桥墩地震响应影响的研究综述

地震激励下处于深水中的桥墩和周围水体的相互作用将对桥梁结构的动力响应产生较大影响。首先对地震作用下水-桥墩的相互作用理论做了概括,给出了动水压力对桥墩的作用效应及各自的适用范围;对主要的三种考虑流固耦合效应的分析方法做了对比,探讨了地震作用下影响水-结构相互作用的主要因素,并对今后的研究提出了建议。     

桥墩地震动水效应的水下振动台试验研究

进行了水下桩基础桥墩的振动台试验研究。从试件模型、试验装置和工况设置等方面介绍了水下桥墩振动台试验的实施过程。通过模型试验,分析与讨论了动水力对桩基础桥墩地震动响应的影响程度以及不同地震动输入条件下结构与水的相互作用规律。试验结果表明水的存在会改变结构动力特性和地震动响应。     

高承台下自由桩长对双薄壁墩连续刚构桥地震响应的影响

为探究高承台下自由桩长对双薄壁墩连续刚构桥地震响应的影响,基于OpenSees程序建立了实桥有限元模型并进行弹塑性时程分析,通过对比不同自由桩长模型的时程曲线、峰值响应及滞回特性,分析了自由桩长对桥梁地震响应的影响.结果表明:自由桩长增加会减小桥梁刚度;地震作用下,随自由桩长增加,主梁、支座及自由桩顶的水平位移增大,且...     

地下水对地震动参数的影响

为分析地下水的存在对地震动参数的影响,以3个实际场地作为计算土层,2条真实的地震波记录作为输入地震动,分别计算不含地下水工况和饱含地下水工况的土层地震反应。其中,不含地下水工况使用单相介质模型,饱含地下水工况使用双相介质模型,算法均使用有限差分方法,人工边界使用透射边界。根据得到的加速度时程,提取它们的峰值加速度和反应谱数据,经过对比分析,得出以下结论:(1)含地下水场地的地表峰值加速度要明显小于不含地下水场地的地表峰值加速度;(2)含地下水场地的地表加速度反应谱要大于不含地下水场地的反应谱值;(3)由于地下水的存在,场地放大系数反应谱特征周期向长周期改变,反应谱平台值变大。     

地震动输入界面的选取对地震动参数的影响

地震反应分析中的输入界面是一种规定的假想基岩面,其选取具有很大的不确定性,对确定地震动参数的影响很大.本文以北京地区存在剪切波速较高的卵石硬夹层场地为研究对象,探讨实际工程场地中能否将硬夹层选作地震动输入界面的问题.利用一维等效线性化波动方法,对390个含有剪切波速高于500m/s的卵石层场地模型进行地震反应分析计算,讨论卵石层的上覆土层、下伏土层以及卵石层自身特性对地震反应分析结果的影响.计算结果显示,厚度5m左右、剪切波速小于600m/s的卵石层作为地震动输入界面是否合理,主要取决于上覆土层和下伏土层,而卵石层厚度和剪切波速的影响很小.对于一般性工程,当上覆土层厚度大于15m,下伏土层厚度在10m以内时,选取硬夹层顶面与选取钻探揭示的基岩或剪切波速不小于500m/s的土体顶面为输入界面,计算结果差别不大;当上覆土层厚度达到60m,下伏土层的变化对计算结果影响很小.研究表明,在钻探没有揭示出基岩或坚硬土体时,埋深大于60m的硬夹层可以选为地震动输入界面,这一结论对实际的地震安全性评价工作具有一定参考价值.     

地震动空间效应对大跨度桥梁非线性地震响应的影响

由于大跨度桥梁的桥墩间距离较大,其地震响应分析应考虑地震动输入的空间效应。本文建立了多点激励下大跨度桥梁地震响应分析方法,采用损伤塑性本构模型模拟混凝土材料特性,考虑地震动空间效应对大跨度连续刚构桥进行非线性地震响应分析,从而分析地震动空间效应对大跨度桥梁地震响应的影响。研究表明:考虑行波激励或多点激励时桥梁地震响应较一致激励而言有所差异,考虑地震动空间效应时可能会夸大或减小桥梁结构的动力响应;多点激励时桥梁地震响应会随视波速的改变而变化。由此得出结论,对于大跨度桥梁地震响应分析应合理的考虑地震动空间效应。     

地震活动性参数对地震动的影响

本文通过对目前我国地震危险性分析中的地震活动性参数不确定性的分析,揭示地震活动性参数不确定的的影响因素,研究了地震活动性参数不确定性对地震动分析结果的影响程度,为工程场地地震危险性分析结果的综合选取提供借鉴。     

考虑动水压力影响的单柱式桥墩地震反应分析

在Morison方程的基础上,用附加水质量法考虑动水压力对桥墩的影响,以单柱式桥墩为研究对象,以ABAQUS有限元软件为计算平台,建立了考虑桩-土动力相互作用的单柱式桥墩地震反应分析模型,考虑土体和桥墩混凝土的动力非线性特征,分析了地震动作用下动水压力对单柱式桥墩的墩顶相对墩底位移、加速度、剪力和弯矩反应的影响,并探讨了水位对单柱式桥墩地震反应特性的影响。结果表明:动水压力改变桥墩的地震反应特性,增大了桥墩顶部相对底部的位移、墩顶绝对加速度和墩底的内力,水位变化影响桥墩的地震反应特性。对于深水桥墩抗震设计计算,考虑动水压力效应、水位变化是有必要的。     

Effects of riverbed scour on seismic performance of high-rise pile cap foundation

To explore the seismic performance of a high-rise pile cap foundation with riverbed scour, a finite element model for foundations is introduced in the OpenSees finite element framework. In the model, a fiber element is used to simulate the pile shaft, a nonlinear p-y element is used to simulate the soil-pile interaction, and the p-factor method is used to reflect the group effects. A global and local scour model is proposed, in which two parameters, the scour depth of the same row of piles and the difference in the scour depth of the upstream pile and the downstream pile, are included to study the influence of scour on the foundation. Several elasto-plastic static pushover analyses are performed on this finite element model. The analysis results indicate that the seismic capacity (or supply) of the foundation is in the worst condition when the predicted deepest global scout depth is reached, and the capacity becomes larger when the local scour depth is below the predicted deepest global scout depth. Therefore, to evaluate the seismic capacity of a foundation, only the predicted deepest global scout depth should be considered. The method used in this paper can be also applied to foundations with other soil types.     

基桩桩身完整性检测中的影响因素浅析

近年来,桩基础的广泛应用带动了检测技术的进一步发展,基桩检测技术也越来越受到人们的重视.本文从反射波理论出发介绍了反射波法的基本原理,指出了桩身完整性的判定标准,并系统的分析了基桩检测中的多种影响因素.本文通过分析和总结,指出了反射法测桩存在的不足,并提出了相应的注意事项及解决办法.     

Experimental investigation on seismic behavior of scoured bridge pier with pile foundation

This study investigated the seismic performance and soil‐structure interaction of a scoured bridge models with pile foundation by shaking table tests using a biaxial laminar shear box. The bridge pier model with pile foundation comprised a lumped mass representing the superstructure, a steel pier, and a footing supported by a single aluminum pile within dry silica sand. End of the pile was fixed at the bottom of the shear box to simulate the scenario that the pile was embedded in a firm stratum of rock. The bridge pier model was subjected to one‐directional shakes, including white noise and earthquake records. The performance of the bridge pier model with pile foundation was discussed for different scoured conditions. It is found that the moment demand of pile increases with the increase of scoured depth whereas the moment demand of the bridge pier decreases, and this transition may induce the bridge failure mechanism transform from pier to pile. The seismic demand on scoured pile foundations may be underestimated and misinterpreted to a certain degree. When evaluating the system damping ratio with SSI, the system response may not be significantly changed even if the soil viscous damping contribution is varied. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

多年冻土区桩基础桥墩随机地震反应分析

将随机振动理论、粘弹性边界条件的二维波动法以及结构动力分析有限元法结合起来，考虑场地地震动为零均值的高斯平稳随机过程，对青藏铁路多年冻土区桩基础桥墩进行了随机地震反应分析，计算了9度地震作用下桥墩随机地震响应最大值的均值和均方差，分析了冻土层及桥墩高度对桥墩随机地震响应的影响。     

基础非线性对桥墩地震反应的影响

在桩基础桥墩滞回特性的模型试验基础上,提出了用Clough模型模拟基础(地基)的恢复力特性。桥墩采用Takeda恢复力模型。用强震记录与人工合成地震动作为输入对铁路简支梁桥进行了非线性地震反应分析,讨论了不同地震动输入及不同地震强度时基础非线性对桥梁地震反应的影响。研究结果表明,考虑基础的非线性一般会使墩顶位移增大,而墩底的曲率明显减小,且随着地震动强度的增加,基础的非线性影响更加明显。     

上部结构对桩基础地震应力影响的模型试验研究

本文通过振动台模型试验，研究了地震作用下群桩基础应变幅值的分布规律以及上部结构对桩应变幅值分布的影响。研究表明，上部结构使桩的应变幅值大大增加，改变了桩应变幅值变化的趋势。在桩基础设计中应考虑上部结构对桩基础的影响。     

抗拔钢筋对提高混凝土承台-钢柱脚锚固承载力的研究

在试验研究基础上,采用ANSYS有限元分析程序,对不同抗拔钢筋配筋率的混凝土承台-钢柱脚在单向加载下的性能进行了弹塑性计算分析。结果表明,随着抗拔钢筋配筋率提高,其抗拔承载力、后期刚度、耗能能力均比未配抗拔钢筋的混凝土承台-钢柱脚逐步提高,但其提高的比例逐渐趋慢。用承载力桁架模型对各混凝土承台-钢柱脚承载力进行了计算,结果与有限元计算结果符合较好。     

爆炸荷载下桩基竖向动承载力研究

针对地面抗爆工程建设中桩基设计问题,采用动三轴试验、动力有限元方法等手段,开展了爆炸作用下地基土的动力特性及桩基抗爆承载力研究,结果表明桩基竖向极限抗爆承载力为其竖向极限静承载力2倍以上,高于按照现行桩基规范得到的1.25 ～1.5倍范围值,表明将常规抗震设计的办法直接用于抗爆炸冲击荷载的桩基设计时偏保守.     

分层土地基中几何参数对单排混凝土桩隔振效果的影响

为了研究分层土地基（上层为粘土层,下层为砂层）条件下几何参数对单排混凝土桩的隔振效果,该试验通过缩尺比例为1∶15的缩尺模型试验,以激振器作为点振源产生振动波向四周扩散,通过对比单排桩前后两侧振动加速度极值,清晰地展现出了单排桩对振动波的的影响区域,并得到了几何参数的隔振影响作用。在该试验条件下得出结论:相对于其他影响因素,桩长是影响隔振效果的重要参数,当桩长参数由0.28增至0.57时可提高约9％的隔振面积,同时增加桩长和隔振区长度可使隔振区域振幅大幅度减小与有效隔振面积大幅增加,但同时会造成桩前一侧振动增强;对于低频振动,单排桩隔振屏障对中频和高频有更好的隔振作用,该试验条件下隔振效果可相差约3％,且频率越高,穿透性越强,且将在桩后形成一个振动加强区;增加振源距可有效提高隔振效果,但当频率较低时,中远振源的隔振效果相近。     

基桩质量缺陷的可检测性和可分辨性

采用高分辨率非线性层状构造反射理论,对反射波在基桩缺陷传播特征进行了探讨,对影响反射波桩基质量检测能力的若干个方面进行了分析。