地震作用下土—桩—桥梁结构动力相互作用研究

发布时间：2020-11-18 22:42

　　 桥梁抗震性能的不断提高不仅对人民的生命和财富安全有着相当重要的影响力,而且还关系到交通运输、救援以及国民经济的长久发展,甚至对于国家的战略方面都具有重大意义。为了使桥梁在地震中具备良好的抗震性能,对桥梁结构进行合理而又准确的抗震分析就显得举足轻重。地震作用下土—桩—桥梁结构动力相互作用问题是桥梁抗震研究领域的一项热点课题,也是难点课题,各国对此都有着深入的研究和探索。本文通过ABAQUS有限元软件建立考虑土—桩—桥梁结构共同作用与不考虑桩—土相互作用的有限元模型,通过采用梁单元的建模方法,对钢筋混凝土选用Concrete02本构模型,对桩—土相互作用选用m法模型计算,对于桥梁支座和承台选用弹簧模型和集中质量块模拟,进行了模态分析,同时选用近场波El-Centro波和远场波Northridge波进行了动力时程分析,研究地震作用下考虑桩—土相互作用对桥梁结构设计的重要意义。并得出了考虑土—桩—桥梁结构共同作用后,桥梁结构的频率减小,周期增大,体现出了桥梁结构的柔性特征;同时在考虑相互作用后,可以减小桥墩和桥梁上部结构的加速度响应,说明考虑桩—土相互作用后更能真实的反映桥梁实际的状况,相比墩底固结情况下计算的保守性而言,考虑桩—土相互作用很大程度上提高了经济效益;而且随着土体对地震波的滤波效应,导致基础频率有所减小,同时伴随土体产生的变形,影响到桥墩的受力状态,导致结构相对位移的数值增大;而且在不同的地震波作用下,对桥梁上部结构和下部结构的应力产生的影响也有所不同。通过进行土—桩—桥梁结构共同作用模型的参数化分析,分别考虑桥梁结构在软土层厚度变化、软土层位置变化、桩长和桩径设置改变的模型下,研究这些不同的设置参数在地震作用下对桥墩的动力受力和变形特性之间的影响规律。由此对桥梁结构场地的选择、桥梁结构部件的合理设计有了更进一步的认识与了解,对桥梁结构在抗震分析上有更全面的分析与把握。本文采用ABAQUS有限元软件对桥梁结构进行建模分析的方法,对桥梁结构的有限元分析和桥梁结构的建模也有着一定的参考意义。
【学位单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U442.55
【部分图文】：

S/CAE6.14 是全球知名的一款大型通用非线性有限元只可以分析结构和热力学效应，还能进行热—电、热—固析、质量扩散分析等。S/CAE6.14 可以建立繁杂的模型，将复杂问题简单化。针只需提供结构、材料、边界条件、荷载工况等参数的设置型。关于非线性问题的分析，ABAQUS/CAE6.14 可以定义，保证模拟的合理性与准确性。同时，ABAQUS 不仅拥有丰多样的单元，而且还具备齐全的材料模型库，可用于模拟许的特点是具有一系列不同的功能模块，这些功能模块有不应的建模任务[37]。下面简单介绍功能模块可进行的任务： Part（部件）能够创立模型每个独立的部件，用户可以在 ABAQUS/CA图后生成部件的 2D Planar、3D 或者 Axisymmetric 模型，也D 中导入部件的平面几何图形，建立部件。如图 3-1 所示

Material、Create Section、Assign Section 等功能，并将定义好的各项属性赋予模型部件的某一部分或整个部分。如图 3-2 所示。图3-2 属性模块Figure 3-2 Property module3、创建 Assembly（装配）用户可以在在 Assembly 中创立部件的实例，并将这些实例在 Assembly 模块下装配成一个完整的结构体系。需要注意的是一个模型中只能是一个装配件。如图 3-3 所示。图3-3 装配模块Figure 3-3 Assembly module4、创建 Step（分析步）在 Step 模块下，用户可以生成分析步，并且有 Create Field Output 和 Create HistoryOutput 两个场的创建功能。分析步将两种输出联系起来。而且可以根据需要进行不同的分析，为模拟过程中荷载变动和边界条件变化等问题提供了便捷的途径。如图 3-4

配成一个完整的结构体系。需要注意的是一个模型中只能是一个装配件。如图 3-3 所示。图3-3 装配模块Figure 3-3 Assembly module4、创建 Step（分析步）在 Step 模块下，用户可以生成分析步，并且有 Create Field Output 和 Create HistoryOutput 两个场的创建功能。分析步将两种输出联系起来。而且可以根据需要进行不同的分析，为模拟过程中荷载变动和边界条件变化等问题提供了便捷的途径。如图 3-4
【参考文献】

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本文编号：2889309