CFG桩复合地基抗震性能研究

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1、郑州工程学院硕士学位论文CFG桩复合地基抗震性能研究姓名：姬振华申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：王广国2003.3.1摘要／近年来CFG桩复合地基在我国发展很快，尤其是在多高层建筑中有较多的应用，目前对其研究多集中在承载力和变形方面，其动力性能的研究领域较少有人涉足，有关该项地基形式抗震性能研究的文献比较少，规范中也没有涉及这种新兴地基形式的抗震设计，特别是工程界关于垫层对结构动力性能的影响还有两种截然不同的看法。CFG桩复合地基动力性能理论研究长期滞后于工程实践的状况势必会影响到这项技术的推广应用，、／殳／～甚

2、至还会在可能不合理的推广中埋下安全隐患。因此陬论文试图通过有限元分析，揭示地震力作用下CFG桩复合地基的动力反应论依据。为刚性桩复合地基的推广应用提供必要的理本文在有限元通用软件ANSYS平台上对CFG桩复合地基作了模态分析和时间历程分析。建模时采用整体分析法，考虑土桩基础上部结构相互作用，上部结构用剪切型质量串来模拟，桩、土、垫层、基础用三维八节点等参单元模拟。首先约束底部节点的x，y，z三个方向的位移，作模态分析，得到前五阶模态图和频率，计算出阻尼系数(为时间历程分析所用)。然后只约束底部节点z方向的位移，在底部节点的

3、X方向输入Elccnlro波，作了时间历程分析。通过改变桩与基础的连接状况，桩间距与桩径的比值，地基土的弹性模量，下卧层的厚度，对单桩和九桩复合地基进行了分析，得到了场地土上部结构顶点的加速度时程曲线，沿桩身关键点的等效应力时程曲线(由此可确定等效应力最大值出现的时刻)，以及最不利时刻(等效应力最大值出现的时刻)的沿桩身的等效应力分布，纵向和横向剖切面的等效应力分布图和应变分布图以及上部结构的地震响应。关键词：CFG桩复合地基}抗震性能，有限元分析}ABSTRACTNowadaysCFGpilecompositefound

4、ationisdevelopingfastlyinourcountry，butresearchondynamicperfermanceisveryfew．Itisharmfultodevelopthistechnicqeiftheoreticalanalysisisdevelopedslowlierthanpracticeandprobablymakehiddendanger．SothispapergiveafiniteelementanalysisondynamicresponseofCFGpilecompositefo

5、undation．Thiswillhelptogivetheoreticalevidencefordevelopingofthiskindoffoundationtechnique．ThispapergavethemodalandtransientanalysisofCFGcompositefoundationwhichbaseonANSYSsoftware．Modelgenerationusedgiobalanalysis，interactionbetweenpile，soil，curshion，basewasconsi

6、dered，asmallscaleofsheartypemassclusterWasusedtosimulatesuperstructure．Pile，soil，curshion，baseweresimulatedby3dimensional8nodeelement．Atfirst，x,y，zdisplacementofthebottomnodeWasconstrainedwhenmodalanalysisWascarriedout．Thefirstfivemodaldiagramandfi'equency,damping

7、coefficientWasgottobeusedfortransientanalysis．Thenbosomnode’SZdisplacementwereconstrainedtomaketransientanalysis．InputE1centrowavewasexertedonbosomnodeinthexdirection．Byconsideringofthelinkconditionofthebaseandpile，ratioofdistanceofpilestodiameterofpile，soilEmodul

8、urs，depthofbottomearth，singlepileand9pilescompositefoundationarecalculated．Theaceleration—timegraphofthesurfaceoftheearthandtopnodeofthesuperstructurean