發(fā)布時間：2018-11-27 14:37

【摘要】：群樁基礎是我國橋梁建設中最常用的基礎,特別在高樁承臺中得到廣泛應用,具有沉降量小、施工周期短、適應性等優(yōu)點,但根據(jù)地震災害調(diào)查表明,其在地震作用下往往是結(jié)構(gòu)的易損構(gòu)件。群樁體系橋梁廣泛用于非規(guī)則的橋梁結(jié)構(gòu)中,傳統(tǒng)設計方法已經(jīng)不能適應發(fā)展迅速的結(jié)構(gòu)性能化設計理論,探討在強震作用下樁基礎的失效模式、失效規(guī)律和損傷發(fā)展是現(xiàn)行橋梁抗震分析的需要,而橋梁結(jié)構(gòu)在地震作用下的連續(xù)倒塌分析是一個非常復雜的問題,多數(shù)商用程序在倒塌分析時會遇到數(shù)值模擬的困難。本文基于OpenSees平臺自編程序模擬群樁基礎連續(xù)倒塌行為,并建立了桿件的失效準則,對Remove命令實現(xiàn)分析模型更新進行了深入研究,Remove命令能夠處理結(jié)構(gòu)的大變形、大轉(zhuǎn)動,實現(xiàn)結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌的模擬,解決傳統(tǒng)有限元數(shù)值求解的困難。論文采用OpenSees中的非線性梁柱單元構(gòu)建了帶附屬節(jié)點的非線性梁柱單元用于模擬橋梁結(jié)構(gòu),對附屬節(jié)點的約束條件采用多點約束的方法處理,采用靜力凝聚的方法進行控制,并通過計算驗證了該方法的正確性。論文對強震作用下群樁基礎的失效模式和處理方法進行了詳細的研究,引入彎曲失效準則、剪切和軸向失效準則,對結(jié)構(gòu)分析時進行實時的監(jiān)控,對失效單元端部的約束情況進行實時的處理而改變結(jié)構(gòu)分析模型。依托某實際工程建立了包含群樁基礎的單墩模型,選取一組二類場地地震波進行連續(xù)倒塌分析,模擬群樁基礎的內(nèi)力釋放和逐步失效過程,并完成在刪除破壞桿件和更新模型之后,剩余有限元模型的地震響應分析。論文建立的群樁體系模型在地震作用下進行實時的修改能夠真實的反應構(gòu)件的逐步失效過程和連續(xù)倒塌過程。桿件逐步失效過程中的內(nèi)力釋放及其內(nèi)力重分布將加劇結(jié)構(gòu)的失效,是影響強震作用下群樁基礎倒塌機理、倒塌模式與整體結(jié)構(gòu)損傷演化規(guī)律的主要因素。
[Abstract]:Pile group foundation is the most commonly used foundation in bridge construction in China, especially widely used in high pile cap. It has the advantages of small settlement, short construction period, adaptability and so on. It is often a vulnerable member of a structure under earthquake action. Bridges with pile group system are widely used in irregular bridge structures. The traditional design method can no longer adapt to the rapidly developing performance-based design theory of structures. The failure mode of pile foundation under strong earthquake is discussed. Failure law and damage development are the needs of seismic analysis of bridges, and continuous collapse analysis of bridge structures under earthquake is a very complex problem, most commercial programs will encounter difficulties in numerical simulation in collapse analysis. In this paper, the continuous collapse behavior of pile group foundation is simulated on the basis of OpenSees platform, and the failure criterion of the members is established. The updating of the analytical model of the Remove command is deeply studied. The Remove command can deal with the large deformation and rotation of the structure. The simulation of continuous collapse of structures is realized, and the difficulty of traditional finite element numerical solution is solved. In this paper, nonlinear Liang Zhu element with attached nodes is used to simulate the bridge structure by using the nonlinear Liang Zhu element in OpenSees. The constraint condition of the attached node is treated by multi-point constraint method, and the static cohesion method is used to control the constraint condition. The correctness of the method is verified by calculation. In this paper, the failure modes and treatment methods of pile group foundation under strong earthquake are studied in detail. The bending failure criterion, shear failure criterion and axial failure criterion are introduced to monitor the structure analysis in real time. The structural analysis model is changed by real time processing of the end constraint of the failure unit. Based on a practical project, a single pier model including pile group foundation is established, and a group of second class site seismic waves are selected for continuous collapse analysis to simulate the release of internal force and the gradual failure process of pile group foundation. The seismic response of the residual finite element model is analyzed after deleting the damaged member and updating the model. The model of pile group system established in this paper can be modified in real time under the action of earthquake, which can be used in the process of step by step failure and continuous collapse of response components. The release of internal force and the redistribution of internal force during the gradual failure of members will aggravate the failure of the structure, which is the main factor that affects the collapse mechanism, collapse mode and damage evolution law of pile group foundation under strong earthquake.
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U442.55

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本文編號：2361143