【摘要】：基于承載力的設(shè)計(jì)理念地震響應(yīng)研究已經(jīng)非常成熟,但是隨著近20年來世界上強(qiáng)震頻發(fā),研究人員發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)理念存在局限性。在大地震作用下,結(jié)構(gòu)不可能不出現(xiàn)塑性鉸、基礎(chǔ)提離等非線性行為,因此有學(xué)者提出了“搖擺隔震”的理論。與傳統(tǒng)方法不同的是搖擺隔震理念不再過度強(qiáng)化結(jié)構(gòu)構(gòu)件來避免結(jié)構(gòu)在大地震作用下產(chǎn)生非線性行為,允許結(jié)構(gòu)發(fā)生搖擺、基礎(chǔ)提離、塑性鉸以及地基土的塑性變形等非線性行為,并充分利用這些非線性行為來消耗地震的能量,減小地震荷載對上部結(jié)構(gòu)的影響。這一理念被越來越多的學(xué)者認(rèn)可、重視和研究,基礎(chǔ)提離對結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的影響成為抗震研究的熱點(diǎn)。本文首先設(shè)計(jì)固定剛性柱、無滑移剛性搖擺柱、有滑移剛性搖擺柱、軟土地基剛性搖擺柱和砂土地基剛性搖擺柱5種試驗(yàn),施加不同類型和幅值的地震荷載。分析試驗(yàn)結(jié)果,初步探究了搖擺結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的基本規(guī)律。其次,通過對比分析,探討了地震荷載類型和幅值、基礎(chǔ)提離、滑移和地基土特性對試件水平向和豎向動力響應(yīng)規(guī)律的影響,具體對比為:固定剛性柱與無滑移剛性搖擺柱試驗(yàn)、無滑移剛性搖擺柱與有滑移剛性搖擺柱試驗(yàn)、有滑移剛性搖擺柱和柔性地基上剛性搖擺柱試驗(yàn),軟土地基與砂土地基試驗(yàn)等。本文經(jīng)過一系列的試驗(yàn)和數(shù)值模擬分析,得出基礎(chǔ)提離、滑移和地基土特性對搖擺結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的影響規(guī)律。主要體現(xiàn)在以下幾個方面:(1)在中小地震作用下,基礎(chǔ)提離、滑移會減小搖擺結(jié)構(gòu)體系上部結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)。(2)在遇到較大地震作用,發(fā)生基礎(chǔ)提離和滑移時(shí),結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)會明顯增大,但發(fā)生滑移時(shí)結(jié)構(gòu)頂部豎向動力響應(yīng)會減小。(3)柔性地基可以減小結(jié)構(gòu)動力響應(yīng),其中砂土地基對水平向動力響應(yīng)影響較大,而軟土地基對豎向動力響應(yīng)影響較大。最后,在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,采用接觸單元法對試驗(yàn)進(jìn)行模擬,建立考慮基礎(chǔ)提離和滑移影響的計(jì)算方法。對比試驗(yàn)和數(shù)值模擬結(jié)果,驗(yàn)證計(jì)算方法的可行性,在此基礎(chǔ)上探討搖擺結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)規(guī)律。根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)的對比表明:接觸面單元法可以在一定程度上模擬接觸面的非線性特性,但無法考慮接觸時(shí)的沖擊效應(yīng),可以初步應(yīng)用于搖擺體的地震響應(yīng)分析。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU352.1
【圖文】：

在水平荷載作用下很容易倒塌，但卻能在希臘強(qiáng)震地區(qū)保存下來。研究表明：強(qiáng)震時(shí)柱底發(fā)生的基礎(chǔ)滑移和提離是他們能夠保存下來的關(guān)鍵因素。圖1-1 古希臘阿波羅神廟柱子1960 年智利地震震后調(diào)查發(fā)現(xiàn)，很多高爾夫球座式立架水塔安全無恙，而另一些比較穩(wěn)固的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)反而發(fā)生較為嚴(yán)重的破壞。國外著名學(xué)者Housner[2]對這一現(xiàn)象研究指出某些看似不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)發(fā)生基礎(chǔ)提離反而可以很好地減輕地震破壞，并提出了剛體搖擺理論和剛性搖擺模型，Housner 也被公認(rèn)為第一個明確提出基礎(chǔ)提離與結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)有關(guān)的科學(xué)家。這也標(biāo)志著對地震作用下基礎(chǔ)提離研究分析的開始，隨后大量學(xué)者對地震作用下的基礎(chǔ)提離和

[6]逐漸研究出來并投入使用。圖1-2 搖擺隔震示意圖盡管考慮結(jié)構(gòu)非線性行為的地震響應(yīng)研究已經(jīng)很成熟，但相關(guān)研究仍在不斷完善中。在理論和計(jì)算方法方面，無論是早期的剛性搖擺模型[2]、簡化的 SR模型[7]還是現(xiàn)在的搖擺隔震模型都面臨一個未解決的關(guān)鍵問題，即缺乏精確考慮結(jié)構(gòu)搖擺過程中與地基土分離、再接觸過程的非線性地震響應(yīng)計(jì)算方法。在結(jié)構(gòu)與地基土分離、再接觸的過程中結(jié)構(gòu)與地基土的接觸面面積改變，產(chǎn)生隨時(shí)間而不斷發(fā)生“應(yīng)力重分布”現(xiàn)象。在基礎(chǔ)提離后，土-結(jié)構(gòu)相互作用體系的阻尼、剛度發(fā)生改變，結(jié)構(gòu)的剛度、阻尼、周期等屬性隨著基礎(chǔ)提離改變而不斷改變，是一個隨?

武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文13圖2-1 不可提離模型測點(diǎn)示意圖（2）僅發(fā)生提離工況：在僅考慮結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)發(fā)生提離時(shí)，認(rèn)為結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與地基之間的摩擦力無窮大。具體試驗(yàn)時(shí)，需要考慮的重點(diǎn)在于上部結(jié)構(gòu)與底部地基之間的接觸面處理，實(shí)際試驗(yàn)中沒有辦法做到摩擦力無窮大，試驗(yàn)時(shí)采取的接觸面處理方式是盡可能增大接觸面的摩擦力以防止上部結(jié)構(gòu)發(fā)生滑移，一般認(rèn)為接觸面摩擦系數(shù)大于 0.5 時(shí)便可認(rèn)為不會發(fā)生滑移。在混凝土柱體底部和接觸面底板上均貼上粗砂紙，增大接觸面之間的摩擦力，消除滑移的影響。該試驗(yàn)中選用的砂紙為中型，采用彈簧拉力計(jì)法測量砂紙之間的摩擦系數(shù)，初步測得該試驗(yàn)所用中型砂紙之間靜止摩擦系數(shù)為 0.66，動摩擦系數(shù)為 0.58

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本文編號：2777509