基于桩-土非线性动力分析改进的Winkler模型.pdf

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1、四川建筑科学研究第38卷第4期142SichuanBuildingScience2012年8月基于桩～土非线性动力分析改进的Winkler模型侯元恒(河南城建学院土木与材料工程系，河南平顶山467036)摘要：一种数值模型用来研究地震作用下桩基础反应，在Winkler模型基础上，考虑了桩的柔性与能量耗散及辐射。模型用来研究桩一土—结构共同作用分析，包括桩土非线性效应，考虑桩土体系非线性及其在强震作用下会产生大的变形，桩采用材料与几何非线性的梁一柱元相同，而土体假想为沿桩长段均匀的非线性弹簧一阻尼器，进

2、而采用修正的Ramberg-Osgood模型。利用剪切模量与阻尼一个关系导得土的阻尼。为了模拟土中辐射阻尼效应，桩与土采用粘性阻尼器连接。模型同文献中的振动台测试对比表明，该模型与测试结果较吻合，进而为强震作用下桩土分析提供一种数值分析方法。关键词：数值模型；桩一土动力非线性；强震作用；辐射阻尼中图分类号：TU311文献标识码：A文章编号：1008—1933(2012)04—142—04AdapteddWin埘ermodelbasedonnonlineardynamicanalysisofsoil．p

3、ileH0uYuanheng(DepartmentofCivilEngineeringandMaterialEngineering，HenanUniversityofUrbanConstruction，Pingdingshan467036，China)Abstract：Anumericalmodeltostudytheseismicresponseofpilefoundation，itisbasedonWinklermodel，takesintoaccountbothpileflexibilityan

4、denergydissipationandradiation．Themodelisappliedtostudytheinfluenceofsoil-pile·structureinteractionontheresponseofstructures，includingnonlinearpile·soilefects．Toincorporatenonlinearitiesinthesoil—pilesystemmightarisefromlargedeformationsundersevereearth

5、quakeloading，thepiles’materialandgeometryusingnon-linearthebeam·columnelement，whilethesoilisidealizedbynonlinearspringsanddashpotsuniformlya~achedtothepilesalongtheirlength．Forthesolisprings，amodifiedRamberg·Osgoodmodelisemployed；forthematerialdampingof

6、thesoil，asimplerelationshipbetweentheshearmodulusanddampingisutilized．Tosimulatetheradiationdampingefectinthesoil，viscousdampersareaaachedtothepile．Moddiscomparedwiththeliteratureofshakingtabletests，indicatingthatthemodelagreeswiththetestresults，andprov

7、idesanumericalanalysisforthestrongmotionofpile-soilanalysismethods．Keywords：numericalmodel；dynamicnonlinearitiesofsoil-pile；strongmotion；radiationdamping0引言算模型。1体系模型一般来说，桩基础结构在地震作用下的反应不仅与上部结构有关，而且与基础本身性质相关。在最初的研究重点在基础的单元，一种熟悉且容很多工程设计中，基础的性质，其中土一般假定为线易理解

8、的上部结构一桩一土分离计算模型如图1所性。然而，在地震作用下，尤其强震作用下，上部结示；一种对称剪力墙结构，桩采用梁一柱单元，其非线构与基础产生大的变形，从而在结构分析中采用线性用弹簧阻尼器来实现。除了上部分桩的自由端，性会失效。所以笔者采用一种新的数值模型，在其余土全部采用弹簧阻尼器来模拟，其均匀的沿桩Winkler模型基础上，考虑桩双重非线性与能量耗身分布，而桩上部被开挖的软土层用阻尼器来模拟。散和弹簧阻尼器处理材料非线性来建立一种新的计因桩是柔性构