【摘要】利用有限元分析軟件ANSYS軟件,考慮上部結(jié)構(gòu)的反饋?zhàn)饔,建?×5剛性樁復(fù)合地基三維群樁進(jìn)行動(dòng)力特性分析,采用分解反應(yīng)譜法對(duì)剛性樁復(fù)合地基的地震響應(yīng)作了分析,得出了上部結(jié)構(gòu)-基礎(chǔ)-復(fù)合地基在不同等級(jí)地震激勵(lì)下結(jié)構(gòu)位移及內(nèi)力的數(shù)值大小和分布規(guī)律,對(duì)剛性樁復(fù)合地基抗震設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】剛性樁復(fù)合地基 分解反應(yīng)譜法 抗震性能
引言
剛性樁復(fù)合地基是介于天然地基和傳統(tǒng)樁基之間的一種過(guò)渡型基礎(chǔ)。這種復(fù)合地基的特點(diǎn)在于“剛”是相對(duì)于柔性樁來(lái)講具有更強(qiáng)的樁體強(qiáng)度,可以全長(zhǎng)發(fā)揮樁的側(cè)阻。由于剛性樁復(fù)合地基的單樁承載力高,故復(fù)合地基承載力較高,多用于高層、超高層建筑中。
褥墊層的存在使剛性樁復(fù)合地基與樁基礎(chǔ)在橫向工作性能方面顯著不同,這使剛性樁復(fù)合地基的抗震設(shè)計(jì)不能簡(jiǎn)單地套用樁基礎(chǔ)的抗震分析及設(shè)計(jì)方法。因此對(duì)剛性樁復(fù)合地基抗震性能分析顯的非常重要,目前對(duì)剛性樁復(fù)合地基的研究多是針對(duì)單樁研究,或者是將群樁問(wèn)題簡(jiǎn)化為二維平面問(wèn)題進(jìn)行模擬。本研究則是建立三維群樁模型,分析剛性樁復(fù)合地基的部分抗震性能。
一、模型結(jié)構(gòu)形式及分析方法
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本文先對(duì)該有限元模型進(jìn)行了模態(tài)分析,獲得3階模態(tài)的振型、頻率,采用地震波,以基巖波的形式在底部邊界從水平方向輸入,合理模擬地震情況。以分解反應(yīng)譜法對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震狀況進(jìn)行分析。反應(yīng)譜分析時(shí)采用六度抗震分析。
二、結(jié)構(gòu)的自振特性
本文給出結(jié)構(gòu)的前三階振型及其對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)自振頻率。模態(tài)階數(shù)為1,2,3的時(shí)候,固有頻率分別為0.93782,1.3608,1.3608。可以看出,剛性樁復(fù)合地基結(jié)構(gòu)的基頻較高,說(shuō)明該復(fù)合地基及上部結(jié)構(gòu)具有較好的剛度;基頻到第二階頻率跳躍比較大,結(jié)構(gòu)頻率增加較快,并且頻率中存在共扼振型,主要原因是該結(jié)構(gòu)具有對(duì)稱(chēng)性。
第1階振型為X向水平振動(dòng),第2階陣型是豎向振動(dòng)和X方向水平振動(dòng)的振型組合,第3階振型是豎向振動(dòng)和沿Y向水平振動(dòng)的振型組合,振型情況反映出結(jié)構(gòu)的自振特性相對(duì)單一,在動(dòng)力或地震作用下只須考慮低振型參與組合計(jì)算結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)。
三、分解反應(yīng)譜法分析結(jié)果
為了研究不同區(qū)域樁體、樁間土、褥墊層、基礎(chǔ)及上部框架的受力變形性能的差別,對(duì)于樁體,分別對(duì)中樁、邊中樁和角樁等不同樁位進(jìn)行研究。為了便于分析、制圖,本文對(duì)樁體進(jìn)行編號(hào),分析中取出角樁55樁,邊中樁35樁及中心樁33樁。
。ㄒ唬┥喜拷Y(jié)構(gòu)各層節(jié)點(diǎn)的位移曲線(xiàn)。
。ǘ┎煌瑯段粯扼w節(jié)點(diǎn)的剪力與彎矩。
四、小結(jié)
本文以有限元分析軟件ansys為工具,建立了5×5的三維剛性樁復(fù)合地基群樁模型,考慮地基-基礎(chǔ)-上部結(jié)構(gòu)共同作用,采用分解反應(yīng)譜法計(jì)算出剛性樁復(fù)合地基群樁地震反應(yīng),并分析了剛性樁復(fù)合地基在地震波作用下的變形特性及內(nèi)力特性。
參考文獻(xiàn):
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