基于地震s波作用下桩-土-上部结构横向相互作用时域分析

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1、浙江大学硕士学位论文地震S波作用下桩-土-上部结构横向相互作用时域分析姓名：陈锋申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：王立忠2002.2.1⑧浙江大学硕士学位论文地震。波作用下桩士上潞构横向相互作用时域分析陈锋§1．1选题背景第一章绪论我国是一个多地震的国家。近四千年的历史记载表明，我国境内发生地震的区域分布很广，而且曾经发生过许多次破坏性很大的强烈地震。例如，1679年的三河一平谷地震，破坏面纵长达500余公里，当时记载道：“城乡房屋塔庙荡然一空，遥望茫茫”，“地陷数尺”，“生者十之三四”。1920年的宁夏海原地震，影响面积达3

2、00多万平方公里，死亡人数达23万余人，是世界地震史上可数的一次大地震。我国最近三、四十年，强烈地震频频发生，从1966年到1976年这段期间，七级以上的大地震就发生过六次，包括1976年有名的唐山大地震。唐山地震的震级为7．8级，震中烈度11度，烈度在7度以上的影响区域范围达四万多平方公里，是我国解放后破坏性最大的一次地震。每次地震都给影响区域内的各类建筑物造成程度不同的震害。调查表明，由于地震所造成的建筑物损坏程度，除了与地震的震级、所在地点的位置以及建筑结构本身的强度和动力特性等有关外，还与建筑物的地基条件有密切关系。桩基础是非

3、常普遍的一种地基形式，尤其在沿海地区以及冲积平原，因为土质较差，承载力较低，桩基础的应用更加广泛。桩基础通常又称为桩基，是一种广义的深基础，它是由桩和连结桩顶的承台组成。桩基具有承载力高、稳定性好、沉降量小而均匀、沉降速率低而沉降稳定快等优点。桩基是一种古老的基础形式，其桩工技术经历了几千年的历史过程。迄今为止，无论是制桩材料、桩类型、桩工机械和施工方法都有了巨大的发展，已经形成了现代化基础工程体系之一。我国通过对唐山地震的大量实地调查，证明桩基是一项处理可液化地基抗震的良好措施，可用以防止建筑物的震陷。在可液化地基中，当桩穿越可液化

4、土层并伸入密实稳定土层足够长度后，也能起到减轻震害的作用。因而桩基在正常情况下，具有抗震的效果。随着国民经济的快速发展，国家和人民对基础建设的要求也越来越高。尤其是现在，城市中高层建筑不断涌现，对基础的要求当然不断提高。而桩基是最广泛的基础形式之一，因此，桩基的抗震设计显得越来越重要。地震引起的振动以波的形式从震源向各个方向传播，这就是地震波。地震波由三类应力波组成，即P波，S波和面波。P波又称纵波、压缩波，介质的质点第1页⑨粕大学硕士学位论文地震。波佣下桩士上部结构横向相互作用时鼢析陈锋在平衡位置上前后振动，其振动方向与波的前进方向

5、一致，它可在固体内传播，也可在液体内传播，周期较短，振幅较小，波速在几种波中是最快的。s波又称横波、剪切波，质点的振动方向与波的前进方向正交，它只能在固体内传播，不能在液体内传播，周期较长，振幅较大，传播速度比P波小。P波和s波是体波。面波分为R波和L波，又称瑞利波和洛夫波，只沿地面浅处传播，它是上述体波在地层界面上多次反射、折射而形成的次生波。桩基的地震破坏主要是指横向破坏，即弯曲破坏或剪切破坏。而地震波一般由基岩向地表传播，所以S波对桩基横向破坏影响最大。本文就是着重研究S波对桩基的破坏情况。§1．2研究现状地震作用下，在桩基动力

6、响应方面，国内外很多学者都进行过研究。在实际工程中，对动力荷载下桩基响应的分析都基于静态荷载下研究所取得的成果以及工程应用的经验。但实践证明，套用静态荷载的经验不能有效分析动力荷载的响应，为此，很多学者都进行了动力研究，并取得了很多重大成果。随着计算机的日益普及和发展，用有限元方法来分析动力响应已经成为一种重要的途径。虽然有限元方法得出的结果往往比较准确，但是，现场的情况是干变万化的，因而模拟现场的模型也是不断更新的。随着模型条件的不断增多，有限元方法常常显得很复杂繁琐，因此简化的方法在工程上得到了广泛的应用。基于动力Winlder基

7、础梁模型的动力分析是许多学者常常采用的途径。对桩基的动力响应分析，其重心是研究桩～土一桩的相互作用。前人对此已经做了很多工作，根据动力荷载的不同，他们的研究主要分为以下三类：(1)桩头作用有垂直、水平、横向摇摆等简谐激励时的桩土相互作用分析：(2)由基岩向上覆土体传播的地震波(体波)作用下的桩土相互作用分析；(3)表面波(如：瑞利波)作用下的桩土相互作用分析。而根据土体模型的差异，可分为线性和非线性两类。假设桩身周围±体为线弹性情况下，前人已经对桩土相互作用的做了大量研究，建立了很多模型，也取得了许多重要成果，以Gazetas为代表的

8、许多学者作出了重要贡献。然而，无论是静态荷载还是动力荷载作用下，桩附近的土体都表现出强烈的非线性。静态荷载下的考虑非线性来分析桩土相互作用时，常常采用P．Y曲线法或有限元法，由于简化需要，前者在工程上应用较多。非线性的分