层状地基中沉箱加桩复合基础的水平-摇摆振动

对沉箱基础底部加桩之后侧向动力性能的改善问题进行了研究。首先,通过沉箱和群桩两部分在界面处的内力平衡和位移协调条件建立了复合基础的水平–摇摆振动方程,其中沉箱部分的振动方程采用动力Winkler地基模型根据受力平衡条件建立,群桩部分的振动特性则依据既有文献的研究成果。然后,对沉箱振动的动力Winkler地基模型参数进行了研究,得到改进的表达式。最后,通过算例研究了层状地基中复合基础的水平–摇摆振动问题,验证了沉箱下群桩明显地改善了基础的动力性能。

考虑应力历史的冲刷对沉箱加桩复合基础水平振动特性影响研究

水流的冲刷效应会导致桩身周围土体的减少及土体应力状态的改变,而对沉箱加桩复合基础的动力特性产生显著的影响。提出了动力Winkler模型,建立了沉箱加桩复合基础受冲刷后考虑应力历史改变影响的动力阻抗计算方法,并通过与海绵边界动力有限元方法的对比,验证了其合理性。对沉箱加桩复合基础工程实例计算结果表明,冲刷对复合基础的动刚度及阻尼有比较显著的影响,且随着冲刷深度的加大,影响更为显著。仅考虑基础侧向土体的减少是不够的,应力历史的改变还会进一步弱化基础承载特性,从而放大结构动力响应,对忽略土体应力历史改变而计算的动力阻抗值是相对偏大的,且应力历史的改变会明显增加基础的共振幅值,但对共振频率大小无明显影响。

沉箱加桩复合基础地震响应离心试验

针对沉箱加桩复合基础地震响应问题开展动力离心试验研究。采用砂质粉土作为地基土,上部结构简化为质点和柱体,基础类型包括单桩、沉箱、沉箱加桩复合基础,利用层状剪切模型箱消除边界反射,以上海人工中波为输入波,在50 g离心加速度场下进行水平地震试验。根据基础形式的不同进行3组试验,试验结果表明:对于刚度较小的土,地震波向上传播过程中具有加速度衰减的特征;沉箱底部加桩对于降低基础和结构地震响应有积极的效果,有利于增强其抗震能力;地表、基础、结构的地震响应频率特性各不相同,这取决于其各自不同的自振特性;土与基础、基础与结构之间均会发生地震相互作用,但只有与相互作用对象自振频率均较接近的地震频域分量才能引起明显的相互作用。

沉箱加桩复合基础地震响应简化分析方法

采用动力Winkler地基模型,推导解析方法对沉箱加桩复合基础的地震响应。首先,考虑复合基础与土的相互作用以及沉箱部分和群桩部分的连接,分析复合基础在简谐S波作用下的运动响应;然后,对基础和上部结构系统建立"基础–柱–质点"简化模型,并应用Fourier变换实现地震响应的频域求解;第三,应用DRM两阶段时程有限元方法对采用沉箱加桩复合基础的土–基础–结构系统地震响应进行计算,与本文简化方法对比,验证本文方法的正确性。最后,通过算例研究加桩对增强基础和结构抗震能力的效果,并得出加桩抗震的主要机制在于消除了沉箱基础的类共振现象。