土与结构相互作用对结构地震影响的分析

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1、墨露趸函董△堡△篓土与结构相互作用对结构地震影响的分析文◎潘振平1王岗2覃朗3(1江苏东南交通工程咨询监理有限公司；2浙江建设职业技术学院；3中交规划设计院有限公司浙江分公司)摘要：结构抗震设计中，土与结构的相该方法对工程实际应用看起来是很方便屈服准则的弹塑性模型，采用接触对方法模互作用(SSI)是一个难题，计算模型中不可的，只要对现有不考虑SSI效应的输入地面运拟土与桩侧面的相互作用。结果表明，考随意简化；联系各国有关土与结构相互作用动特征过程计入阻尼修正系数，用等效周期虑桩一土相互作用后，截面应力一般有所下效应规定的抗震规范，提出结构中常见

2、的桩T1代替刚性地基假定下结构的基本自振周降；桩土接触存在非线性，而假设的桩土位基础抗震设计理念及思路，并对模型的人工期T1即可。但该方法对我国结构抗震设计仍移一致性与实际情况有差别。陈星烨[6]用边界进行了讨论；工程应用表明，新型结构显复杂，因为确定SSI体系的基本周期T1需Pushover方法针对连续刚构桥梁建立了考虑支盘桩对结构抗震有较好的效果。首先确定刚性基础上结构的刚度和阻尼比、桩一土相互作用与不计桩一土作用的计算模关键词：结构抗震；土与结构相互作地基弹簧的平移与回转刚度、地基阻尼比。型。结果表明，考虑桩一土作用对结构的能用：桩一土作

3、用；支盘桩而实际工程结构地基、基础形式各异，以上力曲线和目标位移影响较大，不可忽视；对一塑性铰出现在隐蔽部分的问题提出了解决方、概述参数值很难得到，要确定T1很困难。土与结构相互作用(SsI)体系的研究三、考虑桩一土相互作用的抗震研究法。叶梅新[7]以跨浅海水道连续桥为对象，最早于上世纪3O年代从机械基础振动问题开3．1地震引起桩基破坏的主要原因采用质量弹簧体系模拟基础和地基，分别建始，特别是5O年代后，核电站、大型水坝、大型结构中桩基础是广泛采用的形式，立考虑桩一土一结构作用的全桩模型、将基大型桥涵、海洋结构、地下工程及超高建也是最容易受到地

4、震破坏的构件之一。引起岩中桩截去且考虑相互作用的截桩模型和不筑等的修建，相关研究蓬勃发展。此类结构桩基破坏的主要原因有2个：土层的非线性特考虑相互作用的无桩模型。结果表明，桩一重量大、刚度大，同时跨度大，而地基相对征是控制土动力作用的重要因素，由地震波土一结构相互作用对桥梁动特性影响较大，柔性，刚性地基假设不再合理，因此需计入引起的土层剪切变形造成桩基剪切及弯曲破使结构变柔，自振周期延长，振型特点发生土一结构相互作用的影响[1]。坏；桩一土的相互作用会引起结构自振周期改变；但对于桥梁的某些构件，忽略相互作ssI体系的研究因土体的复杂性、离散增大

5、，当结构振动的自振频率与地面运动的用并不总是偏安全的。性难度很大，制约了研究成果的工程应用。卓越频率接近时，结构会由于惯性力过大而桩～土一结构相互作用可以理解为自由ssI可能放大结构响应，产生不利影响，但也破坏。要研究在强烈地震作用下桥梁结构整场地的地震反应叠加考虑土体对桩基约束作可能会降低结构响应。对该问题的研究具有体的抗震性能，桩一土作用不容忽视。用的多点激励的桥梁结构地震反应。基于这双重意义：结构在遭遇地震时的安全性及结3．2桩一土相互作用的问题研究方法一理解，可采用集中质量法进行研究：将桥构设计的经济性。相关研究内容归纳为：自桩一土相互

6、作用问题复杂，计算参数梁上部结构多质点体系和桩一土体系的质量由场地的地震反应、基础地震响应、土与结多。工程中有以下模型：sR模型(sⅣing联合作为一个整体，建立整体耦联的地震振构相互作用的计算模型及分析方法的研究。RockingMode1)、集中质量模型(Penzien模动微分方程组进行求解。近20年来，SSI问题的研究主要体现在结构和型)、桩～土连续梁模型和有限元模型，还有3．2土液化现象对桩基的影响土体动力非线性特性的考虑、人工边界的研求理论解的方法、有限差分法、边界元方法对于防止土的液化影响，文献[2]采用综究、土与结构之间接触非线性的

7、研究等。等。孙利民[4]对Penzien模型进行改进(图合法。根据液化土层是否分担承载力分两种二、各国有关ssI效应的抗震规范3—1)，将桩基础由单桩变为多桩模型，桩的情形考虑，取其中不利者作为桩基设计的依过去，考虑ssI效应的主要是与核安全数量与实际结构相同或适当并桩；桩与桩之据，桩的竖向和水平承载力计算均考虑了液有关的抗震设计规范、标准。对一般工程结间不发生相对水平位敞化{瞧构，多数规范只作粗略规定，如法国抗震移，桩间水平方向以刚A§

8、、．规范，对具有深基础的结构物，其地震力为性杆相联；转动剐度直，nl浅基础的0．9倍，即折减系数取0．9；

9、希腊抗接由结构提供，不需另《《l0O震规范规定，深基础的地震力为浅基础时的外增加等效抗转动弹O60．83～0．9l倍，基础刚度大时为刚度小时的簧；同时