考虑土结构相互作用的桩基础桥墩的地震响应考虑土结构相互作用的桩基础桥墩的地震响应
摘要首先分析了整体法在求解土结构相互作用问题时其粘弹性人工边界如何设置以及如何在ANSYS里实现的问题然后利用ANSYS软件对Ⅱ类场地上的桩基础桥墩分别采用考虑土结相互作用模型和《铁路工程抗震设计规范》中规定的模型进行了地震响应的计算并对计算结果进行分析和比较通过分析和比较得到一些结论可为桩基础桥墩的设计提供一些参考关键词桥墩地震响应土结构相互作用ANSYS中图分类号TU3113TU4731文献标识码A通过地震工程实践人们愈来愈认识到结构和地基动力相互作用对结构物有重要影响因此地震区的桩基础桥梁需要考虑土桩结构之间的动力相互作用目前分析方法主要有子结构法和整体法12子结构法的优点在于对每个子系统结构基础地基的分析均可以采用最适合于整个问题中该局部部分的分析方法而且在计算过程中可以得到有意义的中间结果从而有助于加深对相互作用效应的理解和检验最终结果的精度但由于远场地基动力阻抗函数是一个与频率有关的刚度函数求解比较困难因此主要适用于水平层状弹性或粘弹性等比较简单的地基模型整体法将结构连同地基整体进行离散用有限元方法分析有利于考虑地基非线性等多种因素的影响同时便于进行时域分析所以得到了广泛使用但整体法仍然只能包括有限的地基范围因此地基周围的边界应采用人工边界或能量传递边界整体法中如果进行三维动力分析计算则计算量很大耗时很长因此本文把空间问题转化成平面问题人工边界采用较为精确的粘弹性边界条件345利用通用软件ANSYS进行动力计算并把所得结果与使用《铁路工程抗震设计规范》规定的力学模型计算的结果进行了比较得到了一些规律1人工边界常用的人工边界中粘弹性边界、旁轴边界、透射边界是时域局部人工边界其中旁轴边界和透射边界精度较高但旁轴边界最适合于有限差分透射边界适用于有限元和有限差分方法的结合实际应用时由于高阶公式很复杂因此一般也仅用到一阶精度粘弹性边界的精度虽然只到一阶但概念清楚易于在程序里实现因此应用较多其基本思路是在人工边界上设置阻尼器和弹簧用以吸收外传波的能量和提供恢复力粘弹性边界是一种应力边界条件该应力是边界结点位移和速度的函数一般形式可写为1其中下标为人工边界结点号下标xyz代表分量方向表时间为结点方向上的应力、位移和速度为结点方向上的粘弹性边界参数是无限r