地震作用下土—樁—橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用研究

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1、分類號(hào):學(xué)校代碼:10128UDC:學(xué)號(hào):20151100243碩士學(xué)位論（文學(xué)生類別：全日制學(xué)術(shù)型碩士研究生學(xué)科名稱：防災(zāi)減災(zāi)工程及防護(hù)工程論文題目：地震作用下土—樁—橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用研究英文題目：StudyonDynamicInteractionofSoil—PileandBridgeStructureUnderEarthquake學(xué)生姓名：李強(qiáng)導(dǎo)師姓名：楊曉明副教授二○一八年六月內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要橋梁抗震性能的不斷提高不僅對(duì)人民的生命和財(cái)富安全有著相當(dāng)重要的影響力，而且還關(guān)系到交

2、通運(yùn)輸、救援以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的長(zhǎng)久發(fā)展，甚至對(duì)于國(guó)家的戰(zhàn)略方面都具有重大意義。為了使橋梁在地震中具備良好的抗震性能，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理而又準(zhǔn)確的抗震分析就顯得舉足輕重。地震作用下土—樁—橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用問題是橋梁抗震研究領(lǐng)域的一項(xiàng)熱點(diǎn)課題，也是難點(diǎn)課題，各國(guó)對(duì)此都有著深入的研究和探索。本文通過ABAQUS有限元軟件建立考慮土—樁—橋梁結(jié)構(gòu)共同作用與不考慮樁—土相互作用的有限元模型，通過采用梁?jiǎn)卧慕７椒ǎ瑢?duì)鋼筋混凝土選用Concrete02本構(gòu)模型，對(duì)樁—土相互作用選用m法模型計(jì)算，對(duì)于橋梁支座和承

3、臺(tái)選用彈簧模型和集中質(zhì)量塊模擬，進(jìn)行了模態(tài)分析，同時(shí)選用近場(chǎng)波El-Centro波和遠(yuǎn)場(chǎng)波Northridge波進(jìn)行了動(dòng)力時(shí)程分析，研究地震作用下考慮樁—土相互作用對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要意義。并得出了考慮土—樁—橋梁結(jié)構(gòu)共同作用后，橋梁結(jié)構(gòu)的頻率減小，周期增大，體現(xiàn)出了橋梁結(jié)構(gòu)的柔性特征；同時(shí)在考慮相互作用后，可以減小橋墩和橋梁上部結(jié)構(gòu)的加速度響應(yīng)，說明考慮樁—土相互作用后更能真實(shí)的反映橋梁實(shí)際的狀況，相比墩底固結(jié)情況下計(jì)算的保守性而言，考慮樁—土相互作用很大程度上提高了經(jīng)濟(jì)效益；而且隨著土體對(duì)地震波的

4、濾波效應(yīng)，導(dǎo)致基礎(chǔ)頻率有所減小，同時(shí)伴隨土體產(chǎn)生的變形，影響到橋墩的受力狀態(tài)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)相對(duì)位移的數(shù)值增大；而且在不同的地震波作用下，對(duì)橋梁上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的應(yīng)力產(chǎn)生的影響也有所不同。通過進(jìn)行土—樁—橋梁結(jié)構(gòu)共同作用模型的參數(shù)化分析，分別考慮橋梁結(jié)構(gòu)在軟土層厚度變化、軟土層位置變化、樁長(zhǎng)和樁徑設(shè)置改變的模型下，研究這些不同的設(shè)置參數(shù)在地震作用下對(duì)橋墩的動(dòng)力受力和變形特性之間的影響規(guī)律。由此對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)場(chǎng)地的選擇、橋梁結(jié)構(gòu)部件的合理設(shè)計(jì)有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)與了解，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)在抗震分析上有更全面的分析與把握。

5、本文采用ABAQUS有限元軟件對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模分析的方法，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的有限元分析和橋梁結(jié)構(gòu)的建模也有著一定的參考意義。關(guān)鍵詞：橋梁；樁—土相互作用；有限元分析；ABAQUSI內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractThecontinuousimprovementoftheseismicperformanceofbridgesnotonlyhasaveryimportantinfluenceonthelivesandwealthofthepeople,butalsorelatestothelong-

6、termdevelopmentoftransportation,rescue,andthenationaleconomy.Itisevenofgreatsignificancetothecountry’sstrategicaspects.Inordertomakethebridgeshavebetterseismicperformanceinearthquake.Itisveryimportantthatreasonableandaccurateseismicanalysisofbridgestruc

7、ture.Thedynamicinteractionofsoil-pile-bridgestructureunderearthquakeisahottopicinbridgeseismicresearch,anditisalsoadifficultpoint.Whichhasbeendeeplystudiedandexploredinmanycountries.Inthispaper,afiniteelementmodelthatconsideringthesoil-pile-bridgeintera

8、ctionandwithoutconsideringthepile-soilinteractionisestablishedbyusingtheABAQUSfiniteelementsoftware.Modelingmethodbyusingbeamelement:thereinforcedconcreteusingConcrete02constitutivemodel.CalculationofpilesoilinteractionbyusingMmo