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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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
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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