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隧道-土-桥桩相互作用体系振动台试验与数值模拟研究 被引量:3
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作者 路沙沙 赵东旭 +2 位作者 白举科 刘少栋 尹航 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期168-181,共14页
以大连实际工程为背景,通过振动台试验研究了双隧道-砂土-桥桩系统在地震作用下的动力相互作用(SSSI),得到结构、场地的动力响应规律,并与ABAQUS数值模拟结果进行对比。数值模型引入Kelvin本构模型子程序,利用等效线性方法处理砂土在计... 以大连实际工程为背景,通过振动台试验研究了双隧道-砂土-桥桩系统在地震作用下的动力相互作用(SSSI),得到结构、场地的动力响应规律,并与ABAQUS数值模拟结果进行对比。数值模型引入Kelvin本构模型子程序,利用等效线性方法处理砂土在计算过程中的非线性问题。将试验结果与数值模拟结果进行对比,验证了数值模拟的可靠性。在此基础上设计了8种工况,通过对比分析研究了体系内各结构之间的相互作用规律。结果表明,隧道会放大桥桩、临近隧道的峰值加速度,而桥桩却会对侧穿隧道的峰值加速度起到减弱作用;隧道与桥桩的存在均会增大彼此的截面剪力与弯矩,其中受影响的区域主要集中在隧道上下拱,桥桩的桩底与桩-土交界面。 展开更多
关键词 结构--结构相互作用 振动台试验 数值模拟 动力响应 放大系数
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考虑桩-土相互作用的超大型单桩式海上风机结构地震响应
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作者 许成顺 李超越 +1 位作者 石世刚 孙毅龙 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期1301-1311,共11页
为了解决桩-土相互作用对超大型单桩式海上风机结构地震响应影响的问题,基于IEA 15 MW的固定式单桩海上风机原型,使用Abaqus建立考虑桩-土相互作用与泥面固定2种风机结构模型,桩-土相互作用通过一组非线性弹簧模拟。考虑风-波浪与地震... 为了解决桩-土相互作用对超大型单桩式海上风机结构地震响应影响的问题,基于IEA 15 MW的固定式单桩海上风机原型,使用Abaqus建立考虑桩-土相互作用与泥面固定2种风机结构模型,桩-土相互作用通过一组非线性弹簧模拟。考虑风-波浪与地震联合作用,分析桩-土相互作用对超大型固定式单桩海上风机结构动力响应的影响。结果表明:针对超大型海上风机,桩-土相互作用效应使风机支撑结构的特征频率降低3%~6%;考虑桩-土相互作用的大兆瓦风机动力响应远大于泥面固定风机模型的动力响应;海上风机尺寸越大,桩-土相互作用引起的海上风机结构动力响应偏差越显著。 展开更多
关键词 -土相互作用 -波浪-地震联合作用 单桩式海上风机 支撑结构 特征频率 动力响应
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基于隔离非线性法-黏弹性人工边界的结构高效抗震分析方法
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作者 李佳龙 任东兴 李志远 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2024年第4期208-221,共14页
黏弹性人工边界是解决土-结构动力相互作用问题的有效手段之一,但其在分析过程中通常需要进行大量的非线性动力时程计算,效率较低。建立采用黏弹性人工边界求解土-结构动力相互作用问题控制方程求解的高效计算方法,为此,引入隔离非线性... 黏弹性人工边界是解决土-结构动力相互作用问题的有效手段之一,但其在分析过程中通常需要进行大量的非线性动力时程计算,效率较低。建立采用黏弹性人工边界求解土-结构动力相互作用问题控制方程求解的高效计算方法,为此,引入隔离非线性法高效求解思想,构造基于隔离非线性法-黏弹性人工边界的非线性土-结构动力相互作用分析模型,推导的动力控制方程在形式上与固定边界的隔离非线性动力控制方程基本一致,仅需将黏弹性人工边界的弹簧-阻尼器元件的刚度直接集成到近场土-结构模型的初始刚度矩阵与阻尼矩阵上即可。此外,结合Woodbury公式与组合近似法提出了改进Woodbury近似法,该改进方法能同时降低控制方程求解的时间复杂度与空间复杂度,实现了黏弹性人工边界求解土-结构动力相互作用问题动力控制方程的高效求解。研究方法同时保留了黏弹性人工边界与隔离非线性法的优点,数值算例验证了所提方法的正确性与高效性。 展开更多
关键词 隔离非线性法 黏弹性人工边界 -结构动力相互作用 改进Woodbury近似法
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土-结构动力相互作用系统离心机振动台模型试验 被引量:47
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作者 刘晶波 刘祥庆 +1 位作者 王宗纲 赵冬冬 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第11期114-121,共8页
为研究土-结构动力相互作用系统的地震反应情况,在50g的离心加速度条件下,采用Kobe波作为地震输入,进行两种埋深情况下砂土地基中较大断面地下结构的离心机振动台模型试验。介绍试验设计方案,给出加速度、土压力、位移和应变反应的量测... 为研究土-结构动力相互作用系统的地震反应情况,在50g的离心加速度条件下,采用Kobe波作为地震输入,进行两种埋深情况下砂土地基中较大断面地下结构的离心机振动台模型试验。介绍试验设计方案,给出加速度、土压力、位移和应变反应的量测结果。试验结果表明:结构最大弯曲应变发生在柱上端,说明柱是地下结构抗震最不利构件,且柱上端相对于柱下端更为不利;地震作用下结构所承受的总土压力有所增加,并且在地震作用后维持在较高的水平,最大土压力增量与最大总土压力均发生在底板角点处;埋深对地下结构的地震反应有重要影响,本次试验中,结构在对应于原型埋深为5m时的受力情况相比于埋深2.5m的情况更为不利;辅助观测断面与主观测断面相同位置测点的附加弯曲应变峰值较为接近,并且应变反应波形较为一致,表明结构模型地震反应的整体性较好。 展开更多
关键词 地下结构 离心机 振动台 模型试验 -结构动力相互作用
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可液化土-高层结构地震相互作用振动台试验 被引量:21
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作者 李培振 程磊 +1 位作者 吕西林 任红梅 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期467-474,共8页
进行了可液化土-高层结构地震相互作用的振动台试验,试验采用柔性容器以减小边界影响,采用饱和砂土作为模型土.试验中再现了液化场地土中高层结构的震害现象.得出的主要规律有:相互作用体系的振型曲线与刚性地基上结构的振型曲线明显不... 进行了可液化土-高层结构地震相互作用的振动台试验,试验采用柔性容器以减小边界影响,采用饱和砂土作为模型土.试验中再现了液化场地土中高层结构的震害现象.得出的主要规律有:相互作用体系的振型曲线与刚性地基上结构的振型曲线明显不同;随着振动次数的增加,体系的频率降低,阻尼比增大;砂土对地震动可起滤波和隔震作用;当最初加速度峰值到达前,砂土层中的孔压比存在负值;震后土中孔隙水压力不一定随振动的停止而立即开始消散,在短期内可能继续增长;桩身应变幅值呈桩顶大、桩尖小的分布;桩土接触压力幅值分布规律与输入激励地震大小有关. 展开更多
关键词 地震相互作用 振动台试验 高层结构 可液化土
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土-结构动力相互作用几个实际应用问题 被引量:34
6
作者 窦立军 杨柏坡 刘光和 《世界地震工程》 CSCD 1999年第4期62-68,共7页
对土-结构动力相互作用的效应和分析方法作了简要的回顾,对上-结构动力相互作 用几个实际应用问题进行了分析讨论。
关键词 -结构动力 相互作用 地基 抗震设计
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桩-土动力相互作用对桩基变形特性和受力性能的影响 被引量:9
7
作者 刘立平 李英民 +1 位作者 韩军 詹滨 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2006年第3期235-237,共3页
本文研究水平地震作用下桩-土体系中桩基的地震反应,为桩基的抗震设计提供依据。以单桩为研究对象,建立有限元分析模型并加以验证,再根据场地条件选取输入波,分析了桩、桩-均匀土体、桩-分层土体3种模型处于弹性和弹塑性状态下的桩基的... 本文研究水平地震作用下桩-土体系中桩基的地震反应,为桩基的抗震设计提供依据。以单桩为研究对象,建立有限元分析模型并加以验证,再根据场地条件选取输入波,分析了桩、桩-均匀土体、桩-分层土体3种模型处于弹性和弹塑性状态下的桩基的变形特性和受力性能。研究表明,桩动力分析时必须考虑桩周土的影响,若按静力法的桩-弹簧模型进行桩的设计会使桩身不安全。 展开更多
关键词 动力相互作用 -结构相互作用 弹塑性 抗震
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土-结构动力相互作用结构自振周期的研究 被引量:12
8
作者 尚守平 鲁华伟 +2 位作者 邹新平 李双 陈婉若 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2013年第2期117-125,共9页
土与结构动力相互作用(简称SSI)存在于大多数的建筑物,在普通结构设计中,并没有考虑SSI,这和缺少一种简单有效的计算方法有关。通过调整结构的自振周期,可以很好地考虑SSI,实际情况是,一般的计算方法都偏于保守,计算结果与实测结果的误... 土与结构动力相互作用(简称SSI)存在于大多数的建筑物,在普通结构设计中,并没有考虑SSI,这和缺少一种简单有效的计算方法有关。通过调整结构的自振周期,可以很好地考虑SSI,实际情况是,一般的计算方法都偏于保守,计算结果与实测结果的误差离散性比较大。土是非线性很强的材料,结构振动过大,土容易进入非线性状态,使得计算变得复杂。找出由于土的非线性导致结构自振周期的增大的规律,对于实际工程很有意义。本文通过对刚性基础与土槽中柔性地基上的钢框架模型进行激振,分别测得上部结构在不同刚度以及不同激振加速度时的结构自振周期。并根据实验结果,拟合结构自振周期与激振加速度、上部结构与地基相对刚度比的关系。通过拟合后的公式对两个文献中的试验模型的自振周期进行计算,结果显示,本文拟合的公式能很好的考虑土的非线性,有效地减少简化模型计算与实测的差别。 展开更多
关键词 土与结构动力相互作用 激振试验 钢框架 结构自振周期 刚度
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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
9
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 --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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土-结构动力相互作用对基础隔震的影响 被引量:21
10
作者 李忠献 李延涛 王健 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2003年第5期180-186,共7页
本文研究土-结构动力相互作用对基础隔震的影响。文中根据间接边界元方法,推导了空间域中的格林函数公式,并建立了地基土的动力刚度矩阵;进而在频域内采用子结构法,建立了考虑土-结构动力相互作用的隔震结构的运动方程;通过数值仿真某... 本文研究土-结构动力相互作用对基础隔震的影响。文中根据间接边界元方法,推导了空间域中的格林函数公式,并建立了地基土的动力刚度矩阵;进而在频域内采用子结构法,建立了考虑土-结构动力相互作用的隔震结构的运动方程;通过数值仿真某具有埋置刚性基础的剪切型基础隔震结构的地震反应,分析了地基土的刚度对隔震效果以及结构地震反应的影响,得到了一些有意义的结论。 展开更多
关键词 基础隔震 格林函数 子结构法 动力刚度矩阵 间接边界元法
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考虑相邻结构影响的土-结构动力相互作用研究综述 被引量:11
11
作者 程磊 吕西林 李培振 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2010年第2期32-38,共7页
对相邻结构动力相互作用(DCI)的研究历史与现状作了回顾和介绍,将其发展过程分为三个阶段,并对各时期发展的主要内容和特点进行了概述,最后对该领域今后的研究趋势作了分析。
关键词 -结构相互作用 相邻结构动力相互作用 相邻结构 现状 展望
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液化场地桩-土地震相互作用振动台试验数值模拟 被引量:27
12
作者 唐亮 凌贤长 +3 位作者 徐鹏举 苏雷 张效禹 张勇强 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第S1期302-306,311,共6页
基于动力Biot理论将饱和砂土模拟为两相介质,正确考虑水和土颗粒之间变形关系,采用完全耦合u-p有限元公式模拟土体位移和孔压,选用多屈服面弹-塑性本构模型模拟黏土、砂土,砂层划分为20-8节点六面体单元,桩处理为梁-柱单元,建立三维有... 基于动力Biot理论将饱和砂土模拟为两相介质,正确考虑水和土颗粒之间变形关系,采用完全耦合u-p有限元公式模拟土体位移和孔压,选用多屈服面弹-塑性本构模型模拟黏土、砂土,砂层划分为20-8节点六面体单元,桩处理为梁-柱单元,建立三维有效应力振动台试验分析模型。通过振动台试验结果,验证该模型的正确性,显示该方法能够准确地模拟可液化场地桩-土-结构动力相互用的重要特征,这对于实际工程设计具有一定的参考意义。 展开更多
关键词 -土动力耦合有限元方法 --桥梁结构动力相互作用 振动台试验 可液化场地
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结构-地基动力相互作用问题分析的一种直接方法 被引量:470
13
作者 刘晶波 吕彦东 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 1998年第3期55-64,共10页
本文给出结构-地基动力相互作用分析的一种直接有限元方法,可以依托大型结构分析软件完成结构-地基动力相互作用研究工作.该方法不但可以较好地模拟半无限地基的辐射阻尼,也能模拟远场地球介质的弹性恢复性能.文中同时给出了一种结构-... 本文给出结构-地基动力相互作用分析的一种直接有限元方法,可以依托大型结构分析软件完成结构-地基动力相互作用研究工作.该方法不但可以较好地模拟半无限地基的辐射阻尼,也能模拟远场地球介质的弹性恢复性能.文中同时给出了一种结构-地基动力相互作用中地震波动输入方法,可以准确模拟任意角度入射的地震行波的输入.数值算例表明本文给出的方法具有较高的精度. 展开更多
关键词 结构-地基 动力相互作用 辐射阻尼 软件 有限元
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土-大型地铁地下车站结构动力接触效应研究 被引量:10
14
作者 庄海洋 吴滨 陈国兴 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2014年第6期678-686,共9页
以苏州地铁一号线的星海站为工程背景,考虑土与地铁车站结构非线性动力相互作用效应,分析了土与地下结构接触面的动力分离与滑移效应、土与地下结构接触面上动土压力和动摩擦力的分布规律与反应幅值,以及动力接触效应对地铁车站结构动... 以苏州地铁一号线的星海站为工程背景,考虑土与地铁车站结构非线性动力相互作用效应,分析了土与地下结构接触面的动力分离与滑移效应、土与地下结构接触面上动土压力和动摩擦力的分布规律与反应幅值,以及动力接触效应对地铁车站结构动力反应的影响规律。研究结果表明:强地震发生时,在地铁地下车站结构侧墙顶端,出现了土与结构接触分离现象,在车站结构顶底板处,土与结构产生了相对滑移现象;考虑动力接触效应时,地下结构总体动力反应是变小的。给出了车站结构侧墙上动土压力分布规律及其动土压力系数,以及车站结构顶底板上的动土压力分布规律及其反应幅值。研究结果对进一步了解土与地下结构的动力接触效应及其对地下结构动力反应的影响,具有一定的参考价值和指导意义。 展开更多
关键词 地铁车站结构 土与结构相互作用 动力接触 动土压力
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三维土-结构动力相互作用的一种时域直接分析方法 被引量:15
15
作者 陈少林 唐敢 +1 位作者 刘启方 丁海平 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2010年第2期24-31,共8页
本文提出了一种分析三维土-结构动力相互作用的时域直接方法。该方法采用集中质量显式有限元和透射人工边界模拟无限域地基,通过编制的FORTRAN程序实现;采用ANSYS软件对上部结构进行建模分析,并通过FORTRAN程序对ANSYS软件的调用,实现... 本文提出了一种分析三维土-结构动力相互作用的时域直接方法。该方法采用集中质量显式有限元和透射人工边界模拟无限域地基,通过编制的FORTRAN程序实现;采用ANSYS软件对上部结构进行建模分析,并通过FORTRAN程序对ANSYS软件的调用,实现了土与结构系统在地震作用下的整体分析。该方法为显隐式相结合的方法,地基和上部结构可采用不同的时间步距进行分析,可大大提高效率。通过两算例,验证了该方法的可行性。 展开更多
关键词 -结构动力相互作用 人工边界 显隐式方法 ANSYS软件
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土-结构-流体动力相互作用的实时耦联动力试验 被引量:11
16
作者 迟福东 王进廷 +1 位作者 金峰 汪强 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第12期3765-3770,共6页
针对振动台试验中无限地基难以模拟和数值分析中流-固耦合作用难以计算两个难题,将最近发展的实时耦联动力试验方法引入土-结构-流体动力相互作用问题的研究。以一个渡槽结构为例,其中渡槽-水体作为物理子结构,采用振动台进行物理试验,... 针对振动台试验中无限地基难以模拟和数值分析中流-固耦合作用难以计算两个难题,将最近发展的实时耦联动力试验方法引入土-结构-流体动力相互作用问题的研究。以一个渡槽结构为例,其中渡槽-水体作为物理子结构,采用振动台进行物理试验,而无限地基作为数值子结构,采用集总参数模型进行数值模拟。两个子结构之间实时交换数据,联合评估整个耦合体系的动力响应。试验结果和有限元数值模拟结果吻合良好,表明该试验方法具有较高精度。对不同特性地基土进行的试验对比分析结果表明:对于软土地基,考虑土-结构相互作用(SSI)的结构反应幅值明显减小,周期延长;随着地基土变硬,SSI效应逐渐变弱,结构反应最终收敛至刚性地基解。 展开更多
关键词 -结构-流体动力相互作用 实时耦联动力试验 渡槽结构 集总参数模型
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土-结构动力相互作用研究综述 被引量:25
17
作者 方志 陆浩亮 王龙 《世界地震工程》 CSCD 北大核心 2006年第1期57-63,共7页
土与结构动力相互作用是当代力学领域的前沿性研究课题,具有很强的实践性。对土与结构动力相互作用的研究历史与现状进行了介绍,简要综述了当前土与结构动力相互作用的研究方法,重点介绍了目前关于土与结构动力相互作用问题中从无限域... 土与结构动力相互作用是当代力学领域的前沿性研究课题,具有很强的实践性。对土与结构动力相互作用的研究历史与现状进行了介绍,简要综述了当前土与结构动力相互作用的研究方法,重点介绍了目前关于土与结构动力相互作用问题中从无限域转化成有限域的人工边界研究进展问题,并对该领域今后的研究工作提出了建议。 展开更多
关键词 -结构动力相互作用 土动力学 地震工程 现状 人工边界 综述
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土-桩-框架结构动力相互作用非线性有限元模拟 被引量:10
18
作者 何益斌 夏栋舟 +1 位作者 黄欣荣 闫岩 《沈阳建筑大学学报(自然科学版)》 EI CAS 2008年第3期428-432,共5页
目的用有限元方法研究土-桩-框架结构动力相互作用动力反应效应.方法以AN-SYS程序为工具和平台,选用符合实际工作机理的Davidenkov地基模型并定义其参数,利用ANSYS的重启动分析方法、采用APDL参数设计语言编制程序来实现对土体材料的非... 目的用有限元方法研究土-桩-框架结构动力相互作用动力反应效应.方法以AN-SYS程序为工具和平台,选用符合实际工作机理的Davidenkov地基模型并定义其参数,利用ANSYS的重启动分析方法、采用APDL参数设计语言编制程序来实现对土体材料的非线性及动力本构模型的模拟;同时利用ANSYS中Combin14单元模拟黏弹性边界,以此建立人工边界来模拟辐射阻尼效应;并提出集成阻尼矩阵的方法,解决结构和地基土阻尼不同而导致的阻尼耦合的问题.结果通过算例对土-桩-框架结构进行ANSYS分析,考虑土的非线性、接触边界非线性以及阻尼的耦合问题,研究了不同性质地基土的非线性以及不同上部结构对整个体系动力特性的影响,并与已有实验研究结果进行对比分析.结论结果表明提出的有限元方法能很好的模拟整个相互作用体系的非线性效应,为工程实践与设计提供重要的理论依据. 展开更多
关键词 -结构动力相互作用 非线性 ANSYS APDL参数设计 动力反应
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结构-地基相互作用体系动力特性参数的简化计算方法 被引量:9
19
作者 陈跃庆 吕西林 +1 位作者 李培振 陈波 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2003年第1期71-77,共7页
本文首先介绍了几种计算结构 地基相互作用体系动力特性的简化方法,并用振动台模型试验的数据资料进行计算分析,讨论了各方法的局限性;在此基础上,提出了一种改进的简化计算方法。在该方法中,主要改进是合理考虑了桩基对体系刚度的贡献。
关键词 结构-地基相互作用 振动台试验 动力特性参数 桩基 刚度 抗震设计
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桩-土-结构体系动力相互作用的试验研究 被引量:21
20
作者 钱德玲 赵元一 王东坡 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第11期1856-1861,共6页
采用挤扩支盘桩-土-结构体系进行振动台模型试验,以了解在地震动激励下该体系的抗震性能以及支盘桩对结构体系的抗拉、抗压及抗扭曲的作用.在试验的基础上,对该体系的基频、阻尼比、振型、最大位移、结构顶层加速度反应以及破坏特征进... 采用挤扩支盘桩-土-结构体系进行振动台模型试验,以了解在地震动激励下该体系的抗震性能以及支盘桩对结构体系的抗拉、抗压及抗扭曲的作用.在试验的基础上,对该体系的基频、阻尼比、振型、最大位移、结构顶层加速度反应以及破坏特征进行了计算和分析.结果表明,相互作用体系对结构动力特性和结构地震反应均有较大的影响,结构的破坏形式与基础形式、土层性质等因素有关,支盘桩对地震的阻抗性能有了初步的显示. 展开更多
关键词 --结构体系 动力相互作用 抗震性能 挤扩支盘桩 振动台试验
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