在地震作用下,不僅橋梁結(jié)構(gòu)自身與地基土之間存在相互作用,而且相鄰基礎(chǔ)間也會有相互作用存在。研究分析這種相互作用的作用機理和影響規(guī)律,對橋梁抗震具有重要意義。本文的主要工作如下:（1）本文運用顯式有限元方法結(jié)合透射人工邊界模擬土體,結(jié)構(gòu)采用隱式時步積分方法,提出了一種分析三維土-結(jié)構(gòu)動力相互作用的高效時域直接法。通過坐標變換,可以考慮地震波以空間角度（以兩個角度描述）入射情形。（2）采用所提出的方法,模擬了單跨橋模型在三種不同的地震波（SH波、P波和SV波）,不同入射角度情形時的土-結(jié)相互作用響應(yīng),分析了13種工況下單跨橋的運動規(guī)律。由于入射波行波效應(yīng),端墻和基礎(chǔ)呈現(xiàn)出三種非常有特點的運動形式即對稱運動、反對稱運動和揮舞運動。這些運動形式?jīng)Q定了入射波結(jié)束后,橋梁自由振動的主要振型。（3）分析了入射波類型、入射角度、橋梁與土體相對剛度、基礎(chǔ)與被基礎(chǔ)替代土體質(zhì)量比、橋梁與被基礎(chǔ)替代土體質(zhì)量比等因素的影響,并通過示例闡示了地震波斜入射時土-橋梁相互作用的效應(yīng)。（4）建立了高原大橋土-結(jié)相互作用的三維模型,通過示例證明本文采用的方法可以計算更加復(fù)雜的橋梁模型。 

【文章來源】：南京航空航天大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：108 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

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圖 1.4 汶川地震中垮塌的百花大橋在豎向荷載作用下的振動問題，并得出了地基位移的解析解。在 1936 的研究基礎(chǔ)上，對 Lamb 解析解進行積分，分析了在豎向集中荷載作用。Reissner[5]提出了基礎(chǔ)振動方面的基本理論，掀開了土-結(jié)構(gòu)相互作用-結(jié)構(gòu)相互作用的早期研究時，為了便于理論計算和研究，通常會對研究析問題，把研究對象簡化成線性模型。主要分析基礎(chǔ)的形狀（圓形或者、地基土介質(zhì)參數(shù)等因素對土-結(jié)構(gòu)相互作用的影響。加拿大學者 No究和分析，Novak 教授將研究模型的邊界進行一定的簡化處理，再用解紀 50 年代，Arnold 和 Bycroft[9][10]進行了比較全面的研究，分析了在水等情況下圓形基礎(chǔ)板的結(jié)構(gòu)響應(yīng)，第一次提出了基礎(chǔ)的動力響應(yīng)和頻率紀 60 年代，第三次科技革命的浪潮席卷全球。電子計算機技術(shù)的突飛速發(fā)展為進一步研究土-結(jié)構(gòu)相互作用提供了契機。同時出于抗震、民防土-結(jié)構(gòu)相互作用吸引了一大批學者的重視，推動了土-結(jié)構(gòu)相互作用研對土-結(jié)構(gòu)相互作用做了大量的研究，并取得了一系列重大突破和成果，有 Thmomas[11]、Arnold、Kobori[12]、Lysmer[13]和 Luco[14][16]等等。1966

考慮了群樁效應(yīng)，計算模型如圖1.5 所示。B.B.Soneji[40]將地基土水平方向的 p-y 曲線等效成 Bouc-Wen 模型，并研究分析了斜拉橋的土-結(jié)構(gòu)動力相互作用響應(yīng)。Matthew.E.Boweryanyan[41]研究了在地震作用下液化地基土介質(zhì)的 p-y 曲線參數(shù)對橋梁結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響。圖 1.5 土-基礎(chǔ)-橋梁相互作用示意圖上述研究土-樁基-結(jié)構(gòu)動力相互作用的橋梁模型中都沒有建立地基土-樁基礎(chǔ)-上部結(jié)構(gòu)整體分析模型，即沒有考慮地基土介質(zhì)的影響。因為地基土單元節(jié)點多，自由度多，計算量過大，數(shù)值模擬耗時長，并且地基土的動力本構(gòu)關(guān)系無法確定。Conte 在二維平面內(nèi)考慮了地基土的影響，建立了跨度為 330m 的混凝土橋梁，采用樁基礎(chǔ)，如圖 1.6。地基土、樁以及橋梁用非線性單元模擬。土的剪切強度和剛度取決于有效壓力，空隙水壓力取決于累積剪應(yīng)變和剪切荷載。Yan[42]采用 OPENSEES 軟件分析了三維橋梁模型的土-基礎(chǔ)-結(jié)構(gòu)相互作用。橋梁結(jié)構(gòu)與其他結(jié)構(gòu)相比，土-基礎(chǔ)-橋梁相互作用要復(fù)雜很多，因為除了橋墩下的土-基礎(chǔ)-橋梁動力相互作用

【參考文獻】：
期刊論文
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