桩筏基础-土-上部结构非线性共同作用程序实现

基于子结构法提出了桩筏基础-土-上部结构非线性共同作用分析方法,介绍了相应的计算程序的实现过程,给出了程序计算框图。通过算例分析,验证了程序的正确性。研究了非线性共同作用中基础沉降和上部结构次应力的变化。考虑共同作用将减小基础沉降的最大值和沉降差,尤其对降低沉降差有明显作用,而优化布桩对沉降与沉降差的影响要比共同作用的影响大。采用不利布桩方式时,基础产生较大的盆形沉降,上部结构中产生了可观的次应力。提出了零差异沉降控制地基基础的理论和方式。

考虑桩-土-结构相互作用下的跨地铁隧道基坑和基础设计与分析

本项目为跨既有地铁隧道的高层建筑,通过对基坑及转换基础进行精细化的设计与分析,保证地铁隧道和高层建筑的安全。采用考虑桩、土、上部结构相互作用的m法建立整体模型,对不同的m值结果进行对比,得出桩和转换梁的合理内力进行设计;运用Midas/GTS软件分析基坑开挖和主体结构施工对跨下地铁隧道的影响,对比基坑底采用格构式加固和满堂式加固对地铁隧道隆起的影响,同时运用Midas/GTS软件对桩和转换梁进行有限元实体分析。研究表明,当m值较大时,对桩更为不利;当m值较小时,对转换梁更为不利;地层加固形式和开挖顺序对隧道的变形有一定影响,本项目格构式加固有效减少隧道隆起且经济性较优;整体模型有限元实体分析的结果与m法计算结果有一定可比性。

上部结构-厚筏基础-土共同作用分析

采用空间有限元法，就工程中常用的筏式基础在考虑上部结构及土介质三者共同作用条件下的性状进行了探讨。着重分析了筏基刚度变化对整个系统内力场和位移场的影响。筏基采用可考虑横向剪切变形影响的厚板协调单元，地基采用分层模型。运用所编程序，针对一典型算例，分析得出了一些对工程实践十分有用的结论和认识。

高层建筑在桩-土-上部结构共同耦合作用下的有限元分析

以某12层钢筋混凝土框架剪力墙结构为例,采用有限元软件ANSYS分析了"桩-土-上部结构共同耦合作用"与"正常设计条件"两种情况下,上部结构的内力及变形情况,并将计算结果进行对比分析。分析结果表明在高层建筑结构设计时,应该充分考虑到下部结构对上部结构的影响,从而使设计更加合理。

高层建筑上部结构桩-土共同作用下随机地震响应分析

本文对高层建筑上部结构在桩 -土共同作用下的地震响应进行了研究。利用Bouc -Wen滞回模型构造了便于数值分析的上部结构在共同作用下的复合运动方程 ,并给出了系统状态变量的响应表达式。算例分析结果表明 :在桩 -土共同作用下 ,上部结构将有效地减少地震作用 ,它随着地基土的软弱程度的增加反映出更加明显。

地震作用下桩-土共同作用对上部结构的影响分析

为了更深入地研究分析桩－土共同作用对上部结构的影响，把多自由度体系简化为剪切杆，用离散化的方法，从理论上分析，在共同作用下，上部结构的内力变化，为上部结构设计提供依据。

地震载荷下桩-土-上部结构作用机理与数值模拟

桩-土-结构动力相互作用机理研究是提高动力作用下桩基础安全性的重要基础。在分析目前桩基抗震的主要计算模型及分析方法基础上,采用有限元软件ABAQUS,对桩-土-结构动力相互作用体系进行了水平地震荷载下的二维弹塑性有限元分析。比较了角桩、中间桩和中间边桩的剪应力幅值沿桩身的分布,得出了桩身剪应力幅值分布都呈桩顶大、桩尖小的倒三角分布;角桩剪应力幅值较大,边排中桩和中桩的剪应力幅值较小;随着桩间距的增大以及桩边长的减小,不同位置处的桩所分担的剪应力比例差距越来越小;桩土之间的滑移量在桩顶处大,桩尖处滑移量小;桩-土接触界面在动力作用过程中桩顶剪应力幅值有增大-减小-增大的变化规律。

121m高办公楼砂土地基桩筏基础与上部结构共同作用实测研究

本文报道了德国柏林砂土地基上一座１２１ｍ高的办公楼，采用地基土－桩筏基础与上部结构共同作用设计方法，运用弹塑性本构模型进行了数值分析，并在桩顶，桩身与筏底埋设了土工量测仪器，进行了实测研究，实测结果与数值分析结果吻合良好。

基于三维有限元分析的某高层项目地基-基础-上部结构共同作用分析

依托孟加拉国某项目,系统性介绍了采用三维有限元方法进行考虑地基-基础-上部结构共同作用的分析实例。首先,采用数值模拟方法,对现场非后注浆常规单桩静载荷试验进行反演分析,探讨了通过控制桩侧接触面强度折减系数及桩端接触面刚度来模拟桩端后注浆技术对桩侧及桩端加固效应的可行性。然后,依据孟加拉国家建筑规范(BNBC-2020)荷载组合值,采用流-固耦合分析方法进行了考虑短期加载效应及长期固结效应的地基-基础-上部结构共同作用分析,重点分析了群桩基础基桩轴力及竖向位移分布模式、单桩及群桩的基桩刚度对比、单桩与群桩的沉降比、桩土荷载分担比以及长期固结效应对沉降和筏板应力的影响,分析结果表明:(1)群桩基础下基桩桩端承载力占比约10%,整体表现为摩擦型桩,基桩轴力及桩身竖向位移延桩轴向自桩顶至桩底均表现为近似梯形衰减的分布。(2)采用共同作用分析方法计算结果的群桩效应显著,考虑长期效应共同作用分析的平均群桩基桩刚度约为350MN/m,单桩与群桩分析的沉降比约为0.25。(3)考虑长期固结效应后,筏板下桩土发生应力重分布现象,群桩整体沉降最大值增长约20%,筏板压应力最大值增长约10%。地基-基础-上部结构共同作用分析,宜采用考虑长期固结效应的流固耦合有效应力参数进行计算,以考虑排水固结的过程,以得到更为准确的筏板内力及基桩反力。

多遇地震下桩-土-上部结构一体化有限元分析

以18层钢筋混凝土框架剪力墙结构为例,采用大型通用有限元软件建立了"正常设计"和"桩—土—上部结构共同耦合作用"的三维有限元分析模型,并将两种情况下计算结果进行了对比分析,分析结果表明高层建筑中考虑下部结构对上部结构的影响进行设计,会更加合理。

高层框-剪结构桩筏基础沉降观测与分析

经过系统沉降观测 ,对所观测高层框 -剪结构桩筏基础形式的教学楼的沉降量进行了系统分析。对采用框 -剪桩筏基础的建筑物施工期间及使用期间沉降发展规律进行了回归分析 ,计算出高层建筑物的最终平均沉降量 。

桩-土-基础隔震结构在不同场地类别中的动力响应分析

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。

桩-筏基础梁板结构耦合分析

以中厚板及深梁理论为依据，运用等参有限元法编制了计算程序，对桩—筏基础中二维中厚板及一维深梁进行了耦合分析，算例表明这是一种有效的简化分析方法，对基础结构设计有一定的指导意义。

土-桩-结构相互作用体系的振动台模型试验

通过土 -桩 -结构体系的振动台模型试验 ,探讨了土 -结构相互作用对结构动力特性和结构地震反应的影响 .试验结果表明 ,土 -结构相互作用使结构体系的自振频率降低 ,使体系的阻尼大大增加 .土

水平地震下土-桩-结构相互作用简化分析方法

基于Penzien提出的集中质量法 ,将上部结构和桩基离散为剪切型质点串 ,以弹簧和阻尼器模拟周围土体 ,建立土 -桩 -结构动力相互作用的分析模型 ,给出相互作用参数的确定方法 ,并考虑土体的动力非线性和材料阻尼特性 ,通过等价线性迭代逼近土体的非线性动态响应 .运用此模型对某 180m混凝土烟囱按桩基础和刚性基础两种方案进行自振特性和地震时程反应对比分析 ,得到两种基础形式结构的位移、剪力、弯矩的分布形式基本一致 ,但考虑桩 -土 -上部结构相互作用的桩基础使结构体系的周期延长 ,变形增大 ,剪力和弯矩相应减小 .桩 -土 -上部结构相互作用增加了结构的柔性 。

考虑土-桩-结构相互作用的PHC管桩抗震性能试验研究

通过振动台模型试验,在考虑土-桩-结构相互作用的条件下研究PHC管桩的抗震性能。试验采用层状剪切土箱,装填黏土、粉土、砂土3种土体,分别安装单桩、三桩和六桩3个模型。对每个模型施加3种不同的地震波,5种不同的振动强度。结果表明:随着振动持续,各模型体系的自振频率降低,阻尼增大。随着震级增加,土-桩-结构间的相互作用影响加大,土体及土-桩-结构体系的非线性增强,且少桩体系的非线性性质要强于多桩体系。桩的数量和布置方式以及上部结构的变化均极大地影响着桩体应变和弯矩的大小及分布规律。三桩、六桩模型最大拉应变比单桩模型分别下降23%和66%,最大弯矩分别下降29%和70%,桩-土界面压力分别下降22%和32%。多桩体系的震动破坏程度也远弱于少桩体系。初步确定PHC管桩在高烈度地区的应用是可行的,值得进一步研究。

桩-土-承台结构在波浪力作用下的力学效应分析

在港口桥梁工程和海洋工程中,一般将桩从桩-土-承台结构中分离出来,单独计算波浪力对桩的作用。在提出波浪力作用下桩-土-承台结构相互作用模型的基础上,结合工程算例,进行了桩-土-承台结构在波浪力作用下桩的荷载和弯矩计算分析,结果表明:在不考虑波浪力的情况下,计算结果跟规范方法较为接近,验证了桩-土相互作用模型的适用性。在此基础上迭加波浪力,将波浪力和桩-土-承台作为一个完整的系统研究,随着承台所受外力、波浪力、桩侧地基土的变化,分析了桩-土-承台结构在波浪力作用下的受力效应。

考虑桩-土-筏板的共同作用时受竖向荷载的桩筏基础分析

在考虑筏体非线性特性的基础上,将基础视为板,采用有限元分析方法求解筏板的应力分布,提出了考虑桩筏基础相互作用效应的设计方法。该方法是将筏板看作是由一组桩和土支撑的板,以桩弹簧和筏板弹簧的组合考虑桩和筏板的作用,计算大竖向荷载作用下的沉降,考虑了群桩的极限承载力。此外通过考虑桩的非线性特性,为桩筏基础的非线性特性估计提供了依据,也可同类工程设计商榷。

考虑土-结构相互作用效应的三维桩基结构动力有限元分析

结合简化阻抗法建立了三维相互作用结构的动力有限元分析模型,导出了考虑群桩刚体、惯性效应作用时的结构相互作用时程积分方程式,以近乎纯结构有限元的建模途径合理地反映出桩-土-上部结构在水平地震作用下的动力相互作用特性。模型中引入具有桩(筏)-土阻抗特性的弹阻单元来描述不同群桩布置、土层状况因素对体系反应的参与作用,而在动力方程中竖向SV剪切波经桩土刚体相互作用产生的水平、摇摆分量对体系的影响亦得以体现。20层桩承刚框架结构的动力分析表明:较柔的桩、土基础使得体系的SSI效应增强,但其参与程度与群桩效应相关,而结构构件内力较不考虑相互作用时有较大折减;应用该法可精确、快速地进行复杂上、下部结构时程反应分析。

软土地区格形土-水泥墙组成的桩-筏基础的荷载与沉降

1前言 桩筏基础具有较高的性价比，因而被广泛地采用。在进行桩筏基础设计时，必须要考虑筏-土-桩的相互作用，并预测桩、筏的荷载分配和沉降，但有关桩、筏荷载分配与沉降的观测资料很少，给这类基础的设计带来了困难。因此，实际比例的土．结构相互作用的现场实测资料对于设计具有很好的参考价值。本文结合软土上覆砂层地基上七层楼房的桩筏基础实例，来说明地震液化的可能性，