高桩承台斜桩基础的地震反应数值分析

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1、第３５卷增刊土木建筑与环境工程Ｖｏｌ．３５２０１３年６月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｉｖｉｌ，Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ＆ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＪｕｎ．２０１３ｄｏｉ：１０．１１８３５／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４－４７６４．２０１３．Ｓ１．０２３高桩承台斜桩基础的地震反应数值分析张麒蛰１，卓卫东１，范立础２（１．福州大学土木工程学院，福州３５０１０８；２．同济大学桥梁工程系，上海２０００９２）摘要：为揭示地震荷载作用下高桩承台斜桩基础的地震反应特性，以３种地震波（唐山波、ＥＩ波、迁安波）为例，采用三维弹塑性动力有限元技术，分析了桩身倾斜角度、自由桩长对高桩承台斜桩基础地震反应

2、的影响规律。结果表明：各模型桩身轴力最大值均出现在冲刷线以下２．５ｍ左右，而桩身弯矩最大值均位于承台与桩顶交界处；相同模型的左、右斜桩除竖向位移、Ｙ方向弯矩沿桩身呈对称分布外，加速度、水平位移、轴力、总弯矩沿桩身的分布规律相同；承台高度越大，自由桩长越大，桩身轴力越大而弯矩越小；桩身倾斜度越大，其轴力与弯矩均越大，承台高度对桩身内力的影响大于桩身倾斜度；地震荷载中斜桩的加速度与位移反应降低，但轴力和弯矩增大，斜桩总弯矩主要受控于Ｙ方向的弯矩。关键词：地震反应；斜桩基础；高桩承台；桩－土相互作用；数值模拟中图分类号：ＴＵ４７３．１文献标志码：Ａ文章编号：１６７４－４７６４（２０１３）Ｓ１－０

3、１００－０５ＮｕｍｅｒｉｃａｌＡｎａｌｙｓｉｓｏｎＳｅｉｓｍｉｃＢｅｈａｖｉｏｒｏｆＢａｔｔｅｒＰｉｌｅＧｒｏｕｐｗｉｔｈＨｉｇｈ－ｒｉｓｅＰｉｌｅＣａｐ１，ＺｈｕｏＷｅｉｄｏｎｇ１，ＦａｎＬｉｃｈｕ２ＺｈａｎｇＱｉｚｈｅ（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＦｕｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｚｈｏｕ３５０１０８，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ；２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＢｒｉｄｇｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｏｎｇｊｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９２，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅｖｅａｌｓｅｉｓｍｉｃｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｂａｔ

4、ｔｅｒｐｉｌｅｇｒｏｕｐｗｉｔｈｈｉｇｈ－ｒｉｓｅｐｉｌｅｃａｐ，ｔａｋｉｎｇｔｈｒｅｅｋｉｎｄｓｏｆｅａｒｔｈｑｕａｋｅｗａｖｅｓａｓｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｌａｗｓｏｆｉｎｃｌｉｎａｔｉｏｎａｎｇｌｅａｎｄｆｒｅｅｐｉｌｅｌｅｎｇｔｈｏｎｓｅｉｓｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｅｌａｓｔｉｃ－ｐｌａｓｔｉｃｄｙｎａｍｉｃｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍａｘｉｍｕｍａｘｉａｌｆｏｒｃｅｏｆｐｉｌｅａｐｐｅａｒｓｉｎ２．５ｍａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙｂｅｎｅａｔｈｔｈｅ

5、ｍａｘｉｍｕｍｅｒｏｓｉｏｎｌｉｎｅａｎｄｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｂｅｎｄｉｎｇｍｏｍｅｎｔｉｓｌｏｃａｔｅｄｉｎｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｂｅｔｗｅｅｎｐｉｌｅｃａｐａｎｄｐｉｌｅｓｈａｆｔ．ＴｈｅｖｅｒｔｉｃａｌｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔａｎｄＹ－ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｂｅｎｄｉｎｇｍｏｍｅｎｔａｒｅｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌｌｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄａｌｏｎｇｔｈｅｐｉｌｅｓｈａｆｔ，ａｎｄａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ，ｌａｔｅｒａｌｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ，ａｘｉａｌｆｏｒｃｅ，ｂｅｎｄｉｎｇｍｏｍｅｎｔｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓａｌｏｎｇｐｉｌｅｓｈａｆｔａｒｅｉｎｔｈｅｓａｍｅｔｒｅｎｄ．Ｔｈ

6、ｅｇｒｅａｔｅｒｆｒｅｅｐｉｌｅｌｅｎｇｔｈ，ａｘｉａｌｆｏｒｃｅｏｆｐｉｌｅｉｓｌａｒｇｅｒａｎｄｂｅｎｄｉｎｇｍｏｍｅｎｔｏｆｐｉｌｅｉｓｓｍａｌｌｅｒ．Ｔｈｅｇｒｅａｔｅｒｉｎｃｌｉｎａｔｉｏｎ，ａｘｉａｌｆｏｒｃｅａｎｄｂｅｎｄｉｎｇｍｏｍｅｎｔｏｆｐｉｌｅａｒｅｌａｒｇｅｒ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｉｎｔｅｒｎａｌｆｏｒｃｅｉｓｇｒｅａｔｅｒｂｙｔｈｅｐｉｌｅｆｒｅｅｌｅｎｇｔｈｔｈａｎｔｈｅｐｉｌｅｉｎｃｌｉｎａｔｉｏｎ．Ｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｔｈｅｓｅｉｓｍｉｃｌｏａｄ，ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎａｎｄｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｂａｔｔｅｒｐｉｌｅｄｅｃｒｅａｓｅ，ｂｕｔ

7、ｉｔｓａｘｉａｌｆｏｒｃｅａｎｄｂｅｎｄｉｎｇｍｏｍｅｎｔｉｎｃｒｅａｓｅ．ＴｈｅｔｏｔａｌｂｅｎｄｉｎｇｍｏｍｅｎｔｏｆｂａｔｔｅｒｐｉｌｅｉｓｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｂｙＹ－ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｂｅｎｄｉｎｇｍｏｍｅｎｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｅｉｓｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅ；ｂａｔｔｅｒｐｉｌｅｓ；ｈｉｇｈ－ｒｉｓｅｐｉｌｅｃａｐ；ｐｉｌｅ－Ｓｏｉｌｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇ［４－５］，斜桩