超长灌注桩桩-土界面剪切模型及其有限元模拟 被引量：21

1

作者 王卫东 李永辉 吴江斌 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期3818-3824,3832,共8页

由于超长灌注桩为摩擦型桩,建立合适的桩-土界面剪切模型将成为合理且有效地模拟分析其承载变形特性的关键。基于超长灌注桩桩侧摩阻力随桩-土相对位移w发挥性状,将-w关系定义为硬化和软化两种类型,进而将桩侧摩阻力发挥模式分为全硬化... 由于超长灌注桩为摩擦型桩,建立合适的桩-土界面剪切模型将成为合理且有效地模拟分析其承载变形特性的关键。基于超长灌注桩桩侧摩阻力随桩-土相对位移w发挥性状,将-w关系定义为硬化和软化两种类型,进而将桩侧摩阻力发挥模式分为全硬化模式、全软化模式和混合模式。建立超长灌注桩桩-土界面剪切硬化模型和软化模型,运用ABAQUS二次开发子程序FRIC将建立的剪切模型嵌入有限元,实现剪切模型的有限元模拟,单桩算例表明,剪切模型在ABAQUS中实现是成功的。运用建立的桩-土界面剪切模型对现场试验试桩进行有限元模拟,模拟结果与实测结果较为吻合,表明所建立的桩-土界面剪切模型及其有限元模拟对于超长灌注桩承载变形计算具有合理性和可行性。 展开更多

关键词 超长灌注桩 剪切模型 桩-土界面 有限元模拟

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液化场地桩-土-结构动力相互作用的有限元分析 被引量：41

2

作者 黄雨 八嶋厚 张锋 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期646-651,共6页

基于Biot两相饱和多孔介质动力耦合理论,采用有效应力方法对液化场地桩基础的地震反应进行了三维有限元分析。在饱和液化砂土的循环塑性模拟中,采用了超固结边界面、Armstrong-Frederick型非线性运动硬化准则和非关联流动准则来描述动... 基于Biot两相饱和多孔介质动力耦合理论,采用有效应力方法对液化场地桩基础的地震反应进行了三维有限元分析。在饱和液化砂土的循环塑性模拟中,采用了超固结边界面、Armstrong-Frederick型非线性运动硬化准则和非关联流动准则来描述动荷载作用下砂土的循环活动性以及液化强度等特性。对于桩的动力本构行为,则采用了可以考虑体积效应和轴向力影响的梁—柱单元来模拟。以某城市高架桥的实际工程为例,应用该方法对地基液化时桩—土—结构的动力相互作用进行了计算分析,并得到了一些有用的结论。 展开更多

关键词 地震液化 桩-土-结构动力相互作用 本构模型 动力耦合分析 有限元

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天津站交通枢纽-桩-土地震反应分析 被引量：2

3

作者 姜忻良 管晔 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期949-956,共8页

为摸清大型复杂工程结构的地震反应规律及抗震性能,针对天津站交通枢纽工程,选取包括地上和地下结构的标段,应用大型通用有限元分析软件ANSYS,将桩土区域等效连续化成桩土合一的复合材料,建立了结构-桩-土相互作用的天津站交通枢纽工程... 为摸清大型复杂工程结构的地震反应规律及抗震性能,针对天津站交通枢纽工程,选取包括地上和地下结构的标段,应用大型通用有限元分析软件ANSYS,将桩土区域等效连续化成桩土合一的复合材料,建立了结构-桩-土相互作用的天津站交通枢纽工程的三维有限元模型,并采用非线性动力时程分析方法进行计算.结果表明,天津波作用下交通枢纽地震反应最大,并且各层加速度反应沿地下结构长度方向分布均匀,位移反应小于规范限值,说明天津站交通枢纽工程整体性好,具有良好的抗震性能. 展开更多

关键词 天津站交通枢纽 三维有限元模型 结构-桩-土相互作用 地震反应规律

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桥梁基础刚度有限元模拟的正交三梁模型 被引量：11

4

作者 李永乐 赵凯 蔡宪棠 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2010年第6期17-20,36,共5页

地基和基础的柔性对上部结构的变形或总体线刚度有一定影响,在车桥耦合振动等结构静、动力分析中合理模拟基础刚度是必要的。针对当前常用基础刚度模拟方法的局限性,提出一种基础刚度有限元模拟的正交三梁模型,其原理是采用具有1个公共... 地基和基础的柔性对上部结构的变形或总体线刚度有一定影响,在车桥耦合振动等结构静、动力分析中合理模拟基础刚度是必要的。针对当前常用基础刚度模拟方法的局限性,提出一种基础刚度有限元模拟的正交三梁模型,其原理是采用具有1个公共节点的3个正交的梁单元,通过联合求解确定3个梁单元各自的刚度特性,从而使3个正交单元公共节点处的刚度和承台中心的基础刚度等效。通过实例验证,该正交三梁模型可准确模拟基础刚度矩阵的各主元素和交叉项,简单实用,便于结构有限元建模,具有推广价值。 展开更多

关键词 桥梁基础 刚度 正交三梁模型 有限元法 桩-土相互作用

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桩土相互作用的砂箱模型试验及计算分析 被引量：6

5

作者 娄奕红 彭俊生 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第2期164-168,共5页

提出了用有限元 无界元耦合的方法计算大变形条件下桩 土耦合体系的应力和变形.在桩与土接触的界面上设置了一种有厚度的接触面单元,它可以与土体的弹塑性模型相衔接,能合理地反映接触面及其邻近区域剪切破坏带中的变形性状.计算结果与... 提出了用有限元 无界元耦合的方法计算大变形条件下桩 土耦合体系的应力和变形.在桩与土接触的界面上设置了一种有厚度的接触面单元,它可以与土体的弹塑性模型相衔接,能合理地反映接触面及其邻近区域剪切破坏带中的变形性状.计算结果与现场观测数据吻合较好,说明该计算方法是可行的. 展开更多

关键词 桩土相互作用 砂箱模型试验 桩-土耦合体系 接触面单元 变形性状 有限元-无界元耦合计算

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超长摩擦桩承载性状的有限元法 被引量：10

6

作者 张齐兴 姚波 俞中奇 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2007年第6期681-685,共5页

基于三维有限元法,探讨了超长摩擦桩的数值模拟方法,分析了桩土界面单元、地基土单元模型参数对数值计算结果的影响.计算分析结果表明,桩周薄单元和地基土单元的模型参数对超长摩擦桩承载性状的影响很大,若均采用邓肯-张E-ν模型,抗剪... 基于三维有限元法,探讨了超长摩擦桩的数值模拟方法,分析了桩土界面单元、地基土单元模型参数对数值计算结果的影响.计算分析结果表明,桩周薄单元和地基土单元的模型参数对超长摩擦桩承载性状的影响很大,若均采用邓肯-张E-ν模型,抗剪强度指标、密度对桩顶极限荷载影响显著,而模量参数主要影响荷载-沉降曲线的斜率及极限荷载时的桩顶沉降量. 展开更多

关键词 超长摩擦桩 有限元法 桩土共同作用 桩土变形非线性 邓肯-张模型

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考虑THM耦合的地热能源桩热-力行为分析 被引量：1

7

作者 李峙 刘福深 +1 位作者 杨仲轩 詹伟 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期2129-2138,共10页

地热能源桩除了可以承受建筑物的上部结构荷载,还能提供低碳、环保和可持续的制冷/制热功能,因此在土木与能源等行业受到广泛关注。热-水-力(THM)三场耦合效应显著影响能源桩和土体的相互作用及其承载变形特性。利用多孔介质混合物理论... 地热能源桩除了可以承受建筑物的上部结构荷载,还能提供低碳、环保和可持续的制冷/制热功能,因此在土木与能源等行业受到广泛关注。热-水-力(THM)三场耦合效应显著影响能源桩和土体的相互作用及其承载变形特性。利用多孔介质混合物理论推导了THM全耦合的基本控制方程,并通过与饱和非等温固结问题的理论解对比,验证了该耦合问题基于COMSOL有限元分析方法有效性。在此基础上,考虑流体性质随温度的变化和不同的桩土接触模型,开展了基于THM耦合的能源桩二维有限元模型的数值分析,并与离心数值模型和现场试验数据进行对比。计算结果表明该耦合模型不但能预测能源桩中应力、应变和位移场分布与演化规律,还能较好地模拟桩土多场耦合行为。研究结果表明,THM耦合效应对土工分析具有重要影响,研究成果可为能源桩设计、施工及使用过程中所涉及的多场耦合问题提供参考依据。 展开更多

关键词 能源桩 热-水-力耦合模型 桩土相互作用 有限元 模型验证

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玛多7.4级地震野马滩大桥桥台纵桥向破坏机理分析 被引量：8

8

作者 周成 叶爱君 +2 位作者 王晓伟 庞于涛 包绍伦 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期53-64,共12页

针对2021年青海玛多7.4级地震中野马滩大桥的桥台震害,开展基于Pushover分析的桥台纵桥向破坏机理研究。提出土-桩-桥台精细化有限元模拟方法,以及基于地勘资料的模型土体参数确定实用方法,建模方法和加载模式要点为:(1)适用于土-桥台... 针对2021年青海玛多7.4级地震中野马滩大桥的桥台震害,开展基于Pushover分析的桥台纵桥向破坏机理研究。提出土-桩-桥台精细化有限元模拟方法,以及基于地勘资料的模型土体参数确定实用方法,建模方法和加载模式要点为:(1)适用于土-桥台相互作用的分布式p-y弹簧修正模型;(2)可识别背墙弯曲、剪切或弯-剪多种破坏模式的背墙非线性梁柱单元-墙底非线性剪切单元串联模型;(3)土-搭板和土-翼墙摩擦弹簧;(4)基于分布式间隙单元的可捕捉地震中主梁与背墙接触位置变化的Pushover加载模式,从而实现了桥台纵桥向地震损伤破坏全过程模拟。结果表明:野马滩桥台在水平地震作用下,背墙底截面先发生屈服,随后背墙剪力达到抗剪能力峰值,桥台整体水平承载力开始退化,直至背墙底完全剪断,而桩基础并不发生明显损伤。总体而言,桥台破坏模式为背墙弯-剪破坏,数值分析结果与桥台实际震害相符。 展开更多

关键词 玛多地震 桥台纵桥向破坏机理 土-桩-桥台精细化有限元模型 PUSHOVER分析 地勘资料

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单排桩-承台-联系梁组合基础受力分析

9

作者 张林涛 《铁道标准设计》 北大核心 2018年第2期140-144,共5页

为了解决工程中常见的单排桩设计问题,将单排桩、承台及联系梁视为整体进行受力分析,避免了传统设计方法过于保守或偏于不安全的弊端。首先,建立"单排桩-承台-联系梁"一体化模型,对影响组合基础受力的联系梁刚度、相邻基础刚... 为了解决工程中常见的单排桩设计问题,将单排桩、承台及联系梁视为整体进行受力分析,避免了传统设计方法过于保守或偏于不安全的弊端。首先,建立"单排桩-承台-联系梁"一体化模型,对影响组合基础受力的联系梁刚度、相邻基础刚度及基础不均匀沉降进行理论分析,找出相互影响关系。然后,建立"单排桩-承台-联系梁"SAP2000有限元模型,模型通过"桩-土效应"反映桩基和联系梁的组合刚度关系,并以强迫位移荷载的方式考虑基础不均匀沉降的影响,联系梁的受力可从模型中直接读取。实例分析表明,该方法可充分考虑桩基(桩-土效应)、承台及联系梁间的相互作用,真实地反映"单排桩-承台-联系梁"的受力状态,联系梁的设计截面更合理、可靠。 展开更多

关键词 "单排桩-承台-联系梁"一体化模型 联系梁 不均匀沉降 有限元模型 桩-土效应

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静力压桩的拉格朗日法模拟与桩周土体固结分析 被引量：2

10

作者 戚科骏 宰金珉 +1 位作者 王旭东 梅国雄 《南京工业大学学报（自然科学版）》 CAS 2005年第3期8-11,共4页

静力压桩过程是一种稳态贯入过程,常规的有限元方法较难模拟。基于更新的拉格朗日列式法分析压桩时产生的大变形,引入桩-土界面间的接触作用,桩周土体采用MohrCoulomb模型,运用有限元方法进行数值分析,与传统有限元方法相比,更好地实现... 静力压桩过程是一种稳态贯入过程,常规的有限元方法较难模拟。基于更新的拉格朗日列式法分析压桩时产生的大变形,引入桩-土界面间的接触作用,桩周土体采用MohrCoulomb模型,运用有限元方法进行数值分析,与传统有限元方法相比,更好地实现了静力压桩过程的数值模拟。在此基础上,进一步分析了压桩结束后桩周土体超静孔压消散的固结过程。 展开更多

关键词 静力压桩 拉格朗日法 固结分析 土体 桩周 有限元方法 数值分析 数值模拟 固结过程 孔压消散 大变形 桩-土 b模型 基础

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门架式双排抗滑桩设计计算新模式 被引量：113

11

作者 周翠英 刘祚秋 +2 位作者 尚伟 陈恒 温少荣 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期441-444,449,共5页

门架式双排抗滑桩是一种新型的支挡结构。这种结构具有较大的刚度,可以有效地限制支挡结构的变形,具有桩顶位移小,抵抗力大的特点。但其受力机理复杂,前、后排桩间土对结构的作用很难确定。针对这一问题,提出了一个新的计算模式:将前、... 门架式双排抗滑桩是一种新型的支挡结构。这种结构具有较大的刚度,可以有效地限制支挡结构的变形,具有桩顶位移小,抵抗力大的特点。但其受力机理复杂,前、后排桩间土对结构的作用很难确定。针对这一问题,提出了一个新的计算模式:将前、后排桩及中间连系梁和桩间土视为一个整体;前排桩和后排桩受到的地基土的抗力简化为弹性支承,提出了桩间土对前排桩的作用模式和作用力计算分析模型,认为前排桩不仅受到桩间土的主动土压力作用,而且受到由于桩间土的挤压作用而产生的附加土压力的作用; 其主动土压力 qa 与单排桩所受到的主动土压力σa 之比是桩间距与桩宽(桩径)之比的二次抛物线函数;而附加土压力 qb 可由半平面体在边界上受法向分布力的解析解[1]求得;而桩间土对后排桩的作用按照弹性支承考虑。最后,采用有限元理论和 Winkler 弹性地基梁方法建立了求解门架式双排抗滑桩内力的力学模型,并应用于某供水工程的边坡加固中。计算结果表明:该种计算分析模式是合理可行的,具有一定的推广应用价值。 展开更多

关键词 门架式双排桩 桩-土相互作用模型 有限元分析 边坡加固设计 新模式

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桩体长径比对桩基动力特性的影响研究 被引量：7

12

作者 胡伟 王宏 肖天崟 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期2845-2848,共4页

弯曲破坏是地震中桩基失效的一类常见模式,其破坏的一个重要原因就是桩体的抗弯刚度不足。对于一定长度的桩体,桩的抗弯刚度与桩的长径比直接相关,但桩基规范中对摩擦桩的长径比并没有像端承桩那样作出限制。在构建的结构性饱和黄土动... 弯曲破坏是地震中桩基失效的一类常见模式,其破坏的一个重要原因就是桩体的抗弯刚度不足。对于一定长度的桩体,桩的抗弯刚度与桩的长径比直接相关,但桩基规范中对摩擦桩的长径比并没有像端承桩那样作出限制。在构建的结构性饱和黄土动力本构模型的基础上,针对黄土地区的单桩基础,结合大型有限元程序建立了摩擦桩-土-结构体系、端承桩-土-结构体系的有限元-无限元模型,探讨了不同桩体长径比对两者动力反应特性的影响,得出如下规律:(1)其他条件相同时,不管是端承桩还是摩擦桩,长径比对桩身截面剪应力和水平加速度的分布形态没有影响。但随着长径比的增大,桩身各截面对应的的剪应力值减小,而加速度值反而增大;(2)随着长径比的增大,桩身变形形态从正弯型逐渐过渡到反弯型,桩体的破坏模式也相应由剪切破坏过渡到弯曲破坏;(3)端承桩体系比摩擦桩体系更容易出现反弯型,但当长径比增大到一定程度时,摩擦桩也会呈现反弯型。从抗震角度来说,对摩擦桩长径比的限制应以桩体变形模式表现为正弯型为宜。所得结论对工程实践具有一定的指导意义。 展开更多

关键词 饱和黄土 结构性动力本构模型 桩-土-结构体系 有限元-无限元 动力相互作用 长径比

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液化场地桥梁足尺桩抗震简化分析方法 被引量：1

13

作者 张效禹 唐亮 +1 位作者 凌贤长 李惠 《地震工程学报》 CSCD 北大核心 2015年第4期944-951,共8页

采用国际VELACS项目中离心机试验标定的内华达砂的动力计算参数,建立液化场地足尺桩-土动力相互作用分析的三维有限元模型;获得不同幅值的正弦波作用下桩-土动力相互作用的p-y曲线,修正并发展一种可用于液化场地桩-土动力相互作用分析... 采用国际VELACS项目中离心机试验标定的内华达砂的动力计算参数,建立液化场地足尺桩-土动力相互作用分析的三维有限元模型;获得不同幅值的正弦波作用下桩-土动力相互作用的p-y曲线,修正并发展一种可用于液化场地桩-土动力相互作用分析的宏单元模型,并基于非线性文克尔地基梁模型建立桥梁足尺桩抗震分析的数值模型与简化方法,通过有限元分析结果验证该简化方法的正确性。 展开更多

关键词 宏单元模型 简化方法 足尺桩-土动力相互作用 非线性有限元分析 液化场地

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对桩承结构上下部水平抗震理解的联合预估

14

作者 熊辉 吕西林 邹银生 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第10期1166-1170,共5页

结合平面动力有限元与简化三维集中质量法(S-R模型)对水平地震作用下的群桩-土-结构体系的动力性能进行了理论预测,可用来计算不同构型、桩数、土层属性下的结构系统动力反应。算例分析表明,由于土与基础的参与,考虑相互作用后结构位移... 结合平面动力有限元与简化三维集中质量法(S-R模型)对水平地震作用下的群桩-土-结构体系的动力性能进行了理论预测,可用来计算不同构型、桩数、土层属性下的结构系统动力反应。算例分析表明,由于土与基础的参与,考虑相互作用后结构位移及层间位移反应增大;受结构、桩基础及土层属性等多因素影响,结构内力在某些地震频谱作用下反而会有所增加,而固基情形下的加速度反应谱曲线对相互作用的反应结果并不一定形成包络,两种方法在对相互作用结构进行动力反应的量化数值分析和定性评价上均有良好的一致性。 展开更多

关键词 土-桩-结构相互作用 平面动力有限元 层间模型 桩-土-桩效应 动力反应谱

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微型桩支撑引板的无缝桥试设计研究 被引量：8

15

作者 付毳 庄一舟 陈宝春 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2017年第4期96-104,共9页

为研究微型桩支撑引板的无缝桥受力性能,进行了这种新型无缝桥的试设计,采用MIDAS/Civil建立了考虑微型桩-土相互作用的全桥空间有限元模型,对比分析了试设计桥与原桥在恒载作用、汽车荷载作用、引板沉降下的受力行为,以及温度作用、收... 为研究微型桩支撑引板的无缝桥受力性能,进行了这种新型无缝桥的试设计,采用MIDAS/Civil建立了考虑微型桩-土相互作用的全桥空间有限元模型,对比分析了试设计桥与原桥在恒载作用、汽车荷载作用、引板沉降下的受力行为,以及温度作用、收缩徐变效应、引板与接线路面间伸缩量下的受力行为;采用模态分析和地震时程分析方法研究了桥梁自振特性和地震响应。结果表明:竖向荷载作用下试设计桥的主梁边跨正弯矩减少,同时引板沉降减少;微型桩的约束作用会使主梁在升温、降温、收缩徐变作用下的轴力增大;试设计桥在地震荷载作用下位移反应减少,提高了桥梁的抗震性能;该研究成果可为微型桩支撑引板的无缝桥设计提供借鉴,对该新型无缝桥在实际工程中的应用和发展起到推动作用。 展开更多

关键词 微型桩 无缝桥 试设计 有限元模型 桩-土相互作用 地震响应 时程分析

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大直径扩底桩竖向承载力影响因素分析 被引量：5

16

作者 张琦 李坤轩 王俊林 《郑州大学学报（工学版）》 CAS 北大核心 2012年第5期22-24,29,共4页

运用国际上通用的大型有限元软件ANSYS建立了桩-土作用的有限元模型,结合某工程实例,分析了大直径扩底桩竖向承载力的影响因素.通过把模拟结果与桩基静载荷试验对比,得出有限元结果与实测值接近;然后采用有限元方法模拟分析了不同扩底... 运用国际上通用的大型有限元软件ANSYS建立了桩-土作用的有限元模型,结合某工程实例,分析了大直径扩底桩竖向承载力的影响因素.通过把模拟结果与桩基静载荷试验对比,得出有限元结果与实测值接近;然后采用有限元方法模拟分析了不同扩底直径、扩底高度和桩长对大直径扩底桩竖向承载力的影响.结果显示,大直径扩底桩的竖向承载力随着扩底直径的增加而提高,当D/d大于2时,承载力的增长幅度开始变缓;承载力随着扩底高度的增加而提高,但是增长幅度比较缓和;承载力随着桩长的增加而提高,但桩长增大到一定程度时,承载力的增长幅度变得缓慢起来. 展开更多

关键词 桩-土作用模型 竖向承载力 影响因素 有限元方法

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500kV送电线路工程群桩基础的数值模拟分析 被引量：1

17

作者 于涛 王丽欢 +1 位作者 秦力 陈浩 《陕西电力》 2012年第9期28-33,共6页

利用有限元数值分析软件建立一个群桩-土体体系的有限元模型,同时在理论指导的基础上,对桩周土采用Mohr-Coulomb模型以模拟土体的非线性,桩土接触面则设置了接触单元以考虑桩与土的滑移和开裂,结合某线路实例,根据输电线路中输电铁塔基... 利用有限元数值分析软件建立一个群桩-土体体系的有限元模型,同时在理论指导的基础上,对桩周土采用Mohr-Coulomb模型以模拟土体的非线性,桩土接触面则设置了接触单元以考虑桩与土的滑移和开裂,结合某线路实例,根据输电线路中输电铁塔基础的受力特点,进行水平力与下压力以及水平力与上拔力这2种荷载工况下的群桩基础工作性状的分析,得出各根桩大约在桩身深度10 m处所受应力最小。 展开更多

关键词 桩-土有限元模型 数值分析 荷载组合

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桥梁在役桩的竖向动力响应特性及损伤识别研究

18

作者 卢韦男 张鸿儒 《地震工程学报》 CSCD 北大核心 2014年第4期898-904,918,共8页

基于ANSYS LS-DYNA建立桥梁的墩-承台-桩-土有限元显式动力学模型,模拟桥梁的桩基础在承台上表面施加冲击荷载后完整桩和有断裂缺陷桩的竖向速度响应,分六桩-承台和八桩-承台两种桩基础进行数值计算。结果表明:在所要检测的基桩对应的... 基于ANSYS LS-DYNA建立桥梁的墩-承台-桩-土有限元显式动力学模型,模拟桥梁的桩基础在承台上表面施加冲击荷载后完整桩和有断裂缺陷桩的竖向速度响应,分六桩-承台和八桩-承台两种桩基础进行数值计算。结果表明:在所要检测的基桩对应的承台上表面施加冲击力,产生的应力波通过承台到达下方的基桩后沿桩身向下传播,类似于低应变反射波法测桩的原理,应力波在到达桩底桩土交界面或者断裂面等阻抗变化较大处会发生应力波反射,在桩头处的竖向速度响应波形曲线中能识别出反射回的应力波,进而判别桩是完整还是存在断裂损伤;数值计算同时记录承台表面的竖向速度响应,发现承台表面的竖向速度响应波形比桩头处的竖向速度响应波形由于应力波在桩承台界面的多次反射而更加复杂,难以准确判断反射波。 展开更多

关键词 桥梁桩基础 墩-台-桩-土动力有限元模型 基桩断裂损伤 竖向动力响应 应力波反射 损伤识别

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