地震作用下液化土对桩影响的分析

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1、同济大学土木工程学院硕士学位论文地震作用下液化土对桩的影响分析姓名：沙全治申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：邹祖军20090301摘要桩基是一种历史悠久而又被广泛采用的基础型式。历次地震震害调查表明，桩基震害时常发生，尤其可液化土层中桩基破坏比较明显，这在近来的大地震中表现的尤为显著。由于破坏的隐蔽性，使得破坏桩基的修复极为困难而且耗资巨大，因此对地震作用下液化土层中桩基础横向承载特性研究，具有重要的学术意义和较强的工程实用价值。地震作用下土一桩一结构动力相互作用是一个多学科交叉，多部门关注的复杂课题。本文采用动力有限元分析方法，不再采用以往研究

2、体系的平面简化模型，创建了地震荷载下的三维桩土模型，通过系统地分析，从而对桩一土一结构动力相互作用体系的动力特性做了重点研究，本文主要开展工作如下：1．作者在研读大量国内外文献的基础上，对桩基的震害特点、破坏形式、桩一土一结构动力相互作用的分析方法等几个方面进行了系统地总结。重点对有限元分析模型的特点及分析方法在桩土分析中的应用进行了总结，为论文工作奠定基础。2．对单桩的水平受荷计算理论及方法进行了系统的阐述，选择合理的桩一土动力相互作用的材料本构关系，建立三维桩土有限元模型，进行数值模拟。桩基与承台采用线弹性的本构模型，下部土体为非线性弹塑性体，采用A

3、NSYS有限元程序中Drucker—Prager模型来模拟土体的非线性性能，并确定了相应模型的矩阵，探讨单元的选取，土体边界的模拟方法，以及非线性动力方程的求解方法。3．以上海市的地质条件为背景，选取单根端承摩擦型桩，利用ANSYS软件，采用有限元理论计算方法，建立三维桩土有限元模型，进而对桩土接触变形这类边界条件非线性问题进行时程分析。在EI-Centro地震波和Taft地震波输入下，分别考虑中间层砂土层及顶层砂土层发生液化，进行地震作用下桩基的横向受力特性分析，并逐一对砂土层液化前后两种情况下的桩基动力响应、桩基侧移、内力等进行全面系统的对比分析。关

4、键词：地震，桩土结构，动力相互作用，数值模拟，液化土，时程分析AbstractABSTRACTPilefoundationhasbeenusedtoconsolidatesoftgroundforalonghistory,anditisalsoonepopularmeanstobeusedtoimprovefoundationtoday．Thepilefoundationdisastersoccuroften，especiallyinliquefiablesoillayerthrough枷previousearthquakes．Largeamountof

5、costwillbepaidtoremedythedefectofpilefoundationundergoingearthquakes，SOitisasignificantvalueforbothacademicandconcreteprojecttostudyonlateralcapacityofpileinliquefiablesoillayerunderseismicloading．Researchfieldofpile··soil·-superstructureDynamicInteractionunderseismicloadingisaco

6、mplicatedprograminvolvingmanysubjects，andalsoconcernedbymanydepartments．Andwiththemethodofwholedynamicfiniteelement，thestudywillnotsimplifythesystemforthehorizontallikepreviousresearches，anditwillcreatea3D-modelofSoil-Pileunderseismicloading，throughacomparativeanalysis，andexamine

7、thepile-·soil·-superstructureinteractionsystemfordynamiccharacteristicsasthefollowings：1．Basedonthereviewofpastresearchwork，astate—of-artwithrespecttopile—soil·superstructuredynamicinteraction，whichincludespilesearthquakedisastercharacteristicsanddamageforms，pile-soil-structurein

8、teractionanalysismethods，ispresentedfirs