巨型框架結構-筏基-砂卵石地基的靜動力共同作用研究.pdf

1、巨型框架結構-筏基-砂卵石地基作為一種新型的大型結構體系隨著經(jīng)濟與城市化建設的發(fā)展而逐漸開始應用。巨型框架建筑體系復雜，上部結構、基礎及地基是統(tǒng)一的整體，三者相互聯(lián)系、相互影響，共同作用，若仍沿用傳統(tǒng)的剛性基礎假定設計巨型框架結構，而不考慮建筑物共同作用影響則不甚合理，且將與實際結構的力學特性有較大的出入，其共同作用己是許多重大實際工程中一個不可回避的關鍵科學問題。鑒于此，本論文針對某典型巨型框架結構體系開展深入、細致分析，對其進行靜、

2、動荷載作用下的共同作用特性研究。
　　 本文基于國內外目前共同作用研究發(fā)展的趨勢，在充分借鑒并發(fā)揮前人研究的基礎上，采用理論分析、土工試驗、數(shù)值模擬相結合的方法，圍繞巨型框架上部結構-筏基-砂卵石地基共同作用的機理、影響因素及計算模型展開了系統(tǒng)研究。本文主要研究內容及創(chuàng)新點如下：
　　 (1)進行砂卵石土靜動力特性研究和砂卵石土地基計算模型的研究。通過砂卵石土三軸固結排水剪切試驗，分析砂卵石土的體變規(guī)律，通過砂卵石土動三

3、軸試驗，分析固結壓力、固結應力比、振動頻率對動本構關系、動彈性模量與動阻尼比的影響規(guī)律。其中，進行鄧肯-張模型對砂卵石土的適用性分析，建議采用雙線型關系表達泊松比;建立了砂卵石土最大動彈性模量與最大阻尼比計算的數(shù)值方程；對文克爾地基模型進行改進，確定了砂卵石土地基模型計算的數(shù)值參數(shù)。
　　 (2)進行砂卵石土地基上的筏基計算研究。分析了薄板小撓度理論建立的地基上的板的基本方程與文克爾地基上正交各向異性板的有限元法，針對薄板理論、

4、中厚板理論、空間彈性理論，建立三種筏板計算數(shù)值模型并進行共同作用數(shù)值計算，對比分析不同計算理論對筏板變形與內力的影響，提出采用各計算理論的應用條件。
　　 (3)進行砂卵石土地基與筏基共同作用的非線性研究。對砂卵石土地基、筏板的鋼筋混凝土材料及兩者接觸的非線性進行了理論分析，通過ANSYS算例數(shù)值分析，對比各部位采用非線性計算的結果特征，表明在共同作用分析中最好同時考慮地基與基礎兩者的非線性，而簡化分析過程，應首先考慮地基土的非

5、線性。
　　 (4)巨型框架結構-筏基-砂卵石地基的靜力共同作用數(shù)值分析。建立了在豎向靜力荷載下的共同作用數(shù)值模型，分析共同作用中的巨型框架結構響應特性，以地基條件、筏板厚度、筏板計算理論、次框架結構等方面進行靜力共同作用影響分析。其中，提出底部次框架結構可改善基礎不均勻沉降的作用機理；提出共同作用中的筏板基礎存在一個最佳厚度；闡述了地基剛度增加使得共同作用效果愈加不顯著的結論，而且地基整體變形決定基礎的沉降，局部變形決定筏板的

6、應力分布。
　　 (5)巨型框架結構-筏基-砂卵石地基的動力相互作用數(shù)值分析。對地基地震波的有限元計算范圍及邊界截取進行分析，依據(jù)人工邊界的數(shù)值模擬，確定粘彈性邊界計算精度與計算區(qū)域，同時進行上部巨型框架結構計算簡化模型研究，通過地震作用上部結構數(shù)值計算分析了次框架對巨型框架結構動態(tài)響應的影響。通過地震作用下巨型框架結構-筏基-砂卵石地基的相互作用數(shù)值計算，進行結構動力相互共同機理分析。其中，提出次框架的剛度增大效應與相互作用中