地震作用下饱和土-桩-上部结构动力相互作用研究

›› 2012, Vol. 33 ›› Issue (1): 120-128.

地震作用下饱和土-桩-上部结构动力相互作用研究

刘林超¹，杨骁²

1. 信阳师范学院土木工程学院，河南信阳464000；2. 上海大学土木工程系，上海 200072

收稿日期:2010-05-10 出版日期:2012-01-10 发布日期:2012-01-17
作者简介:刘林超，男，1979年生，博士，讲师，主要从事饱和多孔介质理论、桩基动力学等方面的研究工作。
基金资助:
国家自然基金项目资助项目(No.10872124)；河南省科技发展计划项目(No.112300410105)；河南省教育厅自然科学研究计划项目(No.2011A1301001)；信阳师范学院青年骨干教师资助计划(No. 2011007)。

Dynamic interaction of saturated soil-pile-structure system under seismic loading

LIU Lin-chao¹，YANG Xiao²

1. School of Civil Engineering, Xinyang Normal University, Xinyang, Henan 464000, China; 2. Department of Civil Engineering, Shanghai University, Shanghai 200072, China

Received:2010-05-10 Online:2012-01-10 Published:2012-01-17

摘要/Abstract

摘要： 将土体视为液固两相多孔介质，利用连续介质力学得到了饱和土层的水平动力阻抗，将上部结构视为梁单元，桩-饱和土-桩之间的动力相互作用借助于等效的Winkler动力弹簧和波的干涉来模拟，并通过承台处力的平衡将群桩和上部结构耦合起来，研究了简谐SH地震波作用下饱和土-桩-上部结构的动力相互作用问题。以2×2群桩为例，对饱和土-桩-上部结构体系进行了数值分析，讨论有关参数对结构体系动力特性特别是抗震性能的影响。数值分析表明，桩间距、桩-土弹性模量比、长径比等对结构体系的抗震性能有较大影响。桩间距对地震放大系数的影响与外界激励的频率有关，桩土模量比较小、结构和桩基的阻尼较大时结构体系的抗震效果较好，长径比越大地震作用下产生的结构变形越大

关键词: 多孔介质, 饱和土, 耦合系数, 长径比, 动力相互作用

Abstract: The soil around the pile is regarded as saturated porous medium; and the horizontal dynamic impedance of saturated soil is obtained by using continuum mechanics; and the pile-saturated soil-pile interaction is modeled with dynamic Winkler spring and wave-interference by regarding the superstructure as a beam model; through the force equilibrium at the pile cap level, the pile groups and the structure were coupled; and dynamic interaction of saturated soil-pile-structure under harmonic SH wave is also investigated. The simplest case of a 2×2 pile group is formulated; and the effect of the structural parameters on the dynamic behaviors is analyzed; especially studied the seismic properties of the saturated soil-pile structure system. Numerical calculations show that the pile spacing, length-diameter ratio, ratio of modulus between pile and soil had great effect on the dynamic behaviors of coupled system of saturated soil-pile. The influence of pile spacing on earthquake amplification coefficient is concerned with external excitation frequency; the aseismic effect is better when the ratio of modulus between pile and soil is smaller and the damping of structure and pile is larger; and the greater the length-diameter ratio, the greater the structural deformation produced by seismic action.

Key words: porous medium, saturated soil, coupled coefficient, length-diameter ratio, dynamic interaction

中图分类号:

TU 411

刘林超，杨骁. 地震作用下饱和土-桩-上部结构动力相互作用研究[J]. , 2012, 33(1): 120-128.

LIU Lin-chao ，YANG Xiao. Dynamic interaction of saturated soil-pile-structure system under seismic loading[J]. , 2012, 33(1): 120-128.

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