基于opensees的桩基横向动力特性数值模拟研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文基于Opensees的桩基横向动力特性数值模拟研究论文作者：孙伟民学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：防灾减灾工程及防护工程指导教师：李雨润职称：副教授资助基金项目：国家自然科学基金（编号：51008110）；河北省自然科学基金（编号：E2013202118）；中国博士后科学基金资助项目（2014M561169）；河北省住房和城乡建设厅项目（2014-231）DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnol

2、ogyforTheMasterDegreeofDisasterPreventionandReductionEngineeringandProtectiveEngineeringTHESTUDYONNUMERICALSIMULATIONOFPILELATERALDYNAMICCHARACTERISTICSBASEONOPENSEESbySunWeiminSupervisor:Prof.LiYurunDecember2014ThisworksupportedbyNationalNaturalScienceFou

3、ndationofChina.No.51008110;NaturalScienceFoundationofHebei.No.E2013202118ConstructionDepartmentofHebei.No.2007-223;ChinaPostdoctoralScienceFundProjectNo.2014M561169;HebeiProvincialDepartmentofhousingandurbanruraldevelopmentprojectNo.2014-231原创性声明本人郑重声明：所呈交

4、的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：2014.11.04关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文

5、全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：2014.11.04导师签名：日期：2014.11.04摘要桩基在工程中的广泛应用使得对其研究显得尤为重要，而在可液化场地中的桩基的复杂受力研究观点尚未达成一致。故对在动力作用下桩基的动力相互作用的研究有着重要意义。本文重点研究桩—土—承台结构在动力作用下的研究，并运用Opensees软件进行数值模

6、拟分析。随后提出单桩下桩基抗震简化模型，并对其进行参数敏感性研究分析。主要研究工作如下：首先，在小型振动台试验设计中，第一次采用新型的FBG数据采集系统，以确保能够得到精确的试验数据。此外，对试验用土进行筛选，制作模型箱和模型桩，对监测点进行布置，并对多种试验工况进行设计。通过同时设置非接触式激光位移计进一步验证FBG测量系统在振动台试验中应用的可行性。其次，使用OpenseesPL有限元软件对振动台试验进行数值模拟分析，通过对试验各种工况进行模拟并对比后发现，OpenseesPL有限元软件不仅可以很好的模

7、拟液化土中桩基横向动力响应问题，并且计算收敛速度比其他相关有限元软件快，模拟结果与试验结果符合较好。最后，通过对常用的Winkler弹性地基梁模型分析，首次运用Opensees软件建立土体—单桩—承台体系二维有限元模型，模型中同时考虑自由场土体对桩基动力响应的影响。得出以下主要结论：（1）对于砂土动力p-y单元，内摩擦角对其影响最大，重度次之。（2）对于黏土动力p-y单元，不排水抗剪强度影响最大，极限承载力一半时的应变值也对其影响较大。（3）自由场土体长度对桩结构动力响应的影响，当自由场长度足够长时，土体特

8、性对其影响可以忽略，当自由场土体长度为300米时能够满足计算要求。关键字：振动台试验Opensees液化土动力p-y单元自由场IABSTRACTApilefoundationisusedwidelyinengineering,whichmakesthestudythereonspecificallyimportant.However,theviewsofthecomplicatedforceofthepilefo