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基于振动台模型试验的管桩—土—上部结构体系的试验研究

作　者: 霍峥
导　师: 杨树标
学　校: 河北工程大学
专　业: 结构工程
关键词: 桩-土-结构相互作用 振动台 模型试验 动力特性 动力响应 管桩
分类号: TU473.16
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


基础-土-上部结构的相互作用是最近抗震工程领域的热点问题。但综观发展历程，绝大多数研究采用的是数值分析模拟，然后归纳总结出一些结构-地基动力相互作用的规律。但由于相应的模拟试验少，很多结论得不到印证。由此，本文设计并实现了一套振动台模型试验的相互作用体系，并研究其在地震作用下的动力相互作用。本相互作用体系引入最近工程界较为流行的管桩作为基础，并且变化了上部结构体系方案，使之更具有广泛性。本实验首先设计并制作了一个能较好模拟土体边界条件的模型箱，并依照相似关系设计了3种不同方案的上部结构。通过对试验现象、加速度和位移动力响应以及上部结构的动力特性和模型土的剪切波速等方面的结果分析，得出了管桩-土-上部结构体系在不同类型、不同激振强度、不同激振频率的地震波激励下结构体系的相互作用以及影响因素。研究结果表明，在地震作用下，桩－土－上部结构的相互作用影响了上部结构的动力特性和动力反应，反过来，上部结构也影响了下部基础的性能。结构的任何一个部位都不是单独影响结构性能的，不能单单考虑上部结构的自振频率，也不能孤立考虑场地的自振频率，应该考虑它们的共同作用。这样才是一个完整的桩－土－上部结构的地震响应分析。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-10
第1章 绪论  10-17
  1.1 引言  10
  1.2 土-结构相互作用  10-14
    1.2.1 土-结构相互作用的概念  10-11
    1.2.2 研究土-结构相互作用的意义  11-12
    1.2.3 桩-土-结构相互作用的研究历史与现状  12-14
  1.3 管桩基础体系概述  14-15
    1.3.1 管桩的工程特点  14-15
    1.3.2 管桩的研究意义与现状  15
  1.4 本文的研究内容  15-17
第2章 管桩模型振动台试验设计与实现  17-30
  2.1 引言  17
  2.2 相似关系设计简介  17-19
  2.3 试验模型设计  19-24
    2.3.1 模型箱的设计与实现  19-21
    2.3.2 模型土、管桩的设计与实现  21-23
    2.3.3 上部结构的设计与实现  23-24
  2.4 试验测点设计与数据采集  24-27
    2.4.1 试验装置  24-26
    2.4.2 测点设计与布置  26-27
  2.5 试验加载制度的设计与实现  27-30
    2.5.1 地震波类型的选取及强度的设计  27-28
    2.5.2 试验加载制度  28-30
第3章 正弦波激励下体系的动力响应  30-55
  3.1 引言  30
  3.2 典型正弦波下的加速度及位移时程曲线  30-31
  3.3 桩-土-结构相互作用对结构动力特性的影响分析  31-35
    3.3.1 上部结构动力特性  31-34
    3.3.2 相互作用对动力特性的影响  34-35
  3.4 加速度动力响应结果与分析  35-43
    3.4.1 上部结构加速度动力放大效应  35-38
    3.4.2 承台加速度放大系数分析  38-41
    3.4.3 土表加速度放大系数分析  41-43
  3.5 位移动力响应结果与分析  43-51
    3.5.1 上部结构位移放大系数  43-46
    3.5.2 承台位移动力响应  46-49
    3.5.3 土表位移放大系数分析  49-51
  3.6 土表桩顶处产生的的力矩和水平荷载分析  51-53
  3.7 本章小结  53-55
第4章 典型地震波下桩-土-上部结构相互作用  55-70
  4.1 引言  55
  4.2 典型地震波下的加速度及位移时程曲线  55-59
    4.2.1 地震波 El-centro 波下的时程曲线  55-57
    4.2.2 地震波 LWD 波下的时程曲线  57-59
  4.3 地震波激励下的结构动力响应  59-61
  4.4 相互作用对地基基础的影响  61-64
    4.4.1 不同高度处土体的加速度放大系数  61-63
    4.4.2 桩-土体系对输入的地震动的影响  63-64
  4.5 土箱对边界条件的模拟  64-66
  4.6 剪切波速实验结果与分析  66-68
    4.6.1 剪切波速试验原理  66
    4.6.2 剪切波速试验结果  66-68
    4.6.3 剪切波速试验分析  68
  4.7 本章小结  68-70
结论与展望  70-72
参考文献  72-75
致谢  75-76
作者简介  76
攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果  76-77

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 土力学、地基基础工程 > 地基基础 > 桩基及深基础 > 桩基 > 桩基测试
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