浅论基于ansys地震作用下群桩动力响应的研究

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1、合肥工业大学硕士学位论文基于ANSYS地震作用下群桩动力响应的研究姓名：徐雁飞申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：钱德玲20100401基于ANSYS的地震作用下群桩动力效应研究摘要群桩一土动力相互作用是目前岩土地震工程领域的一个热点研究课题。由于土动力特性、桩一土界面的动力接触行为、桩一桩相互作用等问题的复杂性，使得群桩一土动力相互作用已成为一个非常复杂的研究课题。随着社会经济的快速发展，土地资源减少，越来越多的重型厂房、超高层建筑物等不断兴建，人们对桩基础的使用更加普遍且复杂，这对桩基础的设计

2、，特别是在承受动力荷载作用的桩基设计提出了更高的要求。本文结合振动台试验，利用有限元方法对地震作用下群桩一土的动力相互作用问题进行了研究。本文设计了群桩一土一结构动力相互作用体系的振动台试验，主要包括相似关系的采用、土箱模型的选择、试验加载制度等。再以试验为基础，采用有限元软件ANSYS建立计算模型，并对建模过程中的一些关键问题做了研究，主要包括土体本构模型的选择、桩土接触问题的处理、对称性的利用及约束的设置等。经过计算，得到的数值模拟结果与振动台试验结果吻合较好，证明了该数值模拟的有效性。然后从群桩一

3、土相互作用体系的加速度反应、位移反应，桩身的内力变化等方面对计算结果进行分析，得到相同能量的不同频率地震作用对结构产生不同的加速度响应、邻桩振动产生附加应力、桩身内力和位移分布规律等一系列成果，对地震作用下桩的受力机理有了新的认识。最后对群桩基础随桩长改变、土体分层而对抗震性能的改变做了进一步的分析，通过对桩单位长度最大相对位移、桩头内力值等的分析得到桩长的增加对抗震有积极地作用，而考虑土体的分层对基础结构将产生非线性作用，在土层交界面处该作用尤为明显，在桩基设计中应该加以考虑。关键词：群桩一土动力相互

4、作用；非线性；振动台试验；桩身内力；数值模拟DynamicResponseAnalysisofGroupPilesinEarthquakesBasedonANSYSAbstractPile-soilinteractionisahotresearchtopicinthefieldofgeotechnicalearthquakeengineering．Duetocomplexityoftheproblemssuchasthedynamicbehaviorofsoil，pile-soilinterfaceof

5、thedynamiccontactbehaviorandpiles—pilesinteractions，pile—soilinteractionisaverycomplexphenomenoninpractice．Withtherapiddevelopmentofsocialeconomyandthereductionoflandresources，moreandmoreheavyplantsandhigh—risebuildingsareputtingup．Pilefoundationsappearm

6、orefrequentlyandcomplexintheproject，whichrequirethebetterdesignofthepilefoundation，particularlyinthedesignofthedynamicloadingpileputforwardhigherrequirements．Basedontheshakingtable，thispaperstudiestheearthquakepile—soilinteractionphenomenonbythefiniteele

7、mentmethod．Thedissertationfirstlydesignsthepile-·soil··structureinteractionsystembyshakingtabletests，includingtheadoptionofsimilarrelations，soilboxmodelselection，andtestloadingsystemandetc．Thentheauthorexploresthefoundationcalculationmodelestablishedbyfi

8、niteelementsoftwareANSYS，andresearchessomekeyissues，suchassoilconstitutivemodelselection，treatmentofpile-soilcontactproblems，theuseofsymmetryandtheconstraintsettingsandetc．Aftercalculation，thenumericalsimulationresultsagre