地震作用下土—桩—桥梁结构动力相互作用研究

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1、分类号:学校代码:10128UDC:学号:20151100243硕士学位论（文学生类别：全日制学术型硕士研究生学科名称：防灾减灾工程及防护工程论文题目：地震作用下土—桩—桥梁结构动力相互作用研究英文题目：StudyonDynamicInteractionofSoil—PileandBridgeStructureUnderEarthquake学生姓名：李强导师姓名：杨晓明副教授二○一八年六月内蒙古工业大学硕士学位论文摘要桥梁抗震性能的不断提高不仅对人民的生命和财富安全有着相当重要的影响力，而且还关系到交

2、通运输、救援以及国民经济的长久发展，甚至对于国家的战略方面都具有重大意义。为了使桥梁在地震中具备良好的抗震性能，对桥梁结构进行合理而又准确的抗震分析就显得举足轻重。地震作用下土—桩—桥梁结构动力相互作用问题是桥梁抗震研究领域的一项热点课题，也是难点课题，各国对此都有着深入的研究和探索。本文通过ABAQUS有限元软件建立考虑土—桩—桥梁结构共同作用与不考虑桩—土相互作用的有限元模型，通过采用梁单元的建模方法，对钢筋混凝土选用Concrete02本构模型，对桩—土相互作用选用m法模型计算，对于桥梁支座和承

3、台选用弹簧模型和集中质量块模拟，进行了模态分析，同时选用近场波El-Centro波和远场波Northridge波进行了动力时程分析，研究地震作用下考虑桩—土相互作用对桥梁结构设计的重要意义。并得出了考虑土—桩—桥梁结构共同作用后，桥梁结构的频率减小，周期增大，体现出了桥梁结构的柔性特征；同时在考虑相互作用后，可以减小桥墩和桥梁上部结构的加速度响应，说明考虑桩—土相互作用后更能真实的反映桥梁实际的状况，相比墩底固结情况下计算的保守性而言，考虑桩—土相互作用很大程度上提高了经济效益；而且随着土体对地震波的

4、滤波效应，导致基础频率有所减小，同时伴随土体产生的变形，影响到桥墩的受力状态，导致结构相对位移的数值增大；而且在不同的地震波作用下，对桥梁上部结构和下部结构的应力产生的影响也有所不同。通过进行土—桩—桥梁结构共同作用模型的参数化分析，分别考虑桥梁结构在软土层厚度变化、软土层位置变化、桩长和桩径设置改变的模型下，研究这些不同的设置参数在地震作用下对桥墩的动力受力和变形特性之间的影响规律。由此对桥梁结构场地的选择、桥梁结构部件的合理设计有了更进一步的认识与了解，对桥梁结构在抗震分析上有更全面的分析与把握。

5、本文采用ABAQUS有限元软件对桥梁结构进行建模分析的方法，对桥梁结构的有限元分析和桥梁结构的建模也有着一定的参考意义。关键词：桥梁；桩—土相互作用；有限元分析；ABAQUSI内蒙古工业大学硕士学位论文AbstractThecontinuousimprovementoftheseismicperformanceofbridgesnotonlyhasaveryimportantinfluenceonthelivesandwealthofthepeople,butalsorelatestothelong-

6、termdevelopmentoftransportation,rescue,andthenationaleconomy.Itisevenofgreatsignificancetothecountry’sstrategicaspects.Inordertomakethebridgeshavebetterseismicperformanceinearthquake.Itisveryimportantthatreasonableandaccurateseismicanalysisofbridgestruc

7、ture.Thedynamicinteractionofsoil-pile-bridgestructureunderearthquakeisahottopicinbridgeseismicresearch,anditisalsoadifficultpoint.Whichhasbeendeeplystudiedandexploredinmanycountries.Inthispaper,afiniteelementmodelthatconsideringthesoil-pile-bridgeintera

8、ctionandwithoutconsideringthepile-soilinteractionisestablishedbyusingtheABAQUSfiniteelementsoftware.Modelingmethodbyusingbeamelement:thereinforcedconcreteusingConcrete02constitutivemodel.CalculationofpilesoilinteractionbyusingMmo