文摘

实际地震模拟混凝土的基础已经通过使用有限元方法(FEM)称为有限元分析软件。混凝土基础土壤中埋置在混凝土的影响footing-soil基础相互作用数值模拟了考虑位移,应力,应变和地震加速度载荷响应在一个具体的基础的基础。结果表明,土壤中嵌入混凝土基础基础的高度控制(我)机制和横向的大小,垂直位移差的混凝土基础,(ii)应变能,负载响应、加速度和应力路径,和(3)混凝土footing-soil基础交互。相比之下,各种理论和文献报道的实验结果,目前的研究提供了现实的混凝土的抗震性能footing-soil互动基础。

1。介绍

从可用的文学1- - - - - -9),表明土壤基础的位移是非常重要的在设计视图中构建一个稳定的基础设施。有几种分析、实验和数值调查了解土壤的静态和动态响应。为了缓解土壤调查失败原因基础上,土壤承载力和土壤改良(1- - - - - -3),几个分析调查报告。路堤的不均匀沉降和地震减灾模型研究[4,5]。混凝土基础的位移数值分析使用有限元分析[6),综述了在液化土地基的动态行为(7]。使用有限元分析软件在模拟钢筋岩土边坡的位移8],FLAC-3D软件是用于数值模拟位移和沙质土壤的剪切应变循环荷载作用[9]。在所有方法中,静态的,动态的,整个土体或土壤模型的地震响应研究。相反,在许多项目中,改善土壤需要做,如果不能提供足够的承载能力和强度来维持应用土壤上的负载。最常见的土壤改良技术加固、注浆、致密化、深层搅拌和排水。注意力不集中的复杂性静态、动态和地震行为的土壤,它需要调查和土壤负荷响应特定截面的土壤中准确的土壤改良的过程。相反,只有底土分析不完全支持土壤基础和混凝土基础设计。

在目前的研究中,混凝土的有限元分析是用来研究位移的基础。所做的分析是在数值分析中使用一项新技术。没有任何数值分析报告通过使用有限元分析在地震具体footing-soil基础与考虑混凝土基础的垂直和水平位移,应变,应力,与地震加速度载荷响应在混凝土基础,而嵌入混凝土基础的高度为每个模型多种多样,土壤基础和模型受到地震荷载。在这个调查中,数值分析提供一个现实的理解一个复杂的岩土工程问题。地震的垂直、水平和差动位移机制的混凝土基础评估模型与关注混凝土footing-soil交互。在目前的工作,数值分析是独一无二的,这是由于循环图的发展通过使用有限元分析,结果准确描述模型的抗震性能。本研究的数值结果与文献中可用。

2。问题定义

目前调查的影响混凝土底脚高度嵌入在分层土壤已被评估。单一的混凝土基础土壤基础放在里面。混凝土的抗震性能footing-soil交互复杂;然而,混凝土footing-soil交互建模使用合适的技术有助于实现这一问题。假设土壤中遵循莫尔-库仑破坏准则和一个关联的流动法则,和这一概念应用于数值分析了考虑土壤和混凝土的力学性能。混凝土基础和土壤基础同时加载在一个步骤在数值分析同时垂直和水平位移。数值分析来确定(我)地震加速度载荷响应与垂直位移的底部混凝土基础,(ii)地震加速度载荷响应和应力应变的底部混凝土基础,(iii)混凝土的侧向位移的基础上,(iv)混凝土的应力-应变曲线底部的基础。然而,从文学理解的解决方案(10),混凝土基础减少侧向位移与高度增加土壤中嵌入混凝土基础的基础。数值分析的结果影响土壤结构的相互作用。合适的方面具体footing-soil基础设计很好理解,和有效的分析方法用于对文献分析。

3所示。建模和材料

模型受到现实的地震荷载。边界条件,应用负载的性质,土壤和力学性能在所有的模型都假定相同。材料的力学性能和地震载荷如表所示1和数字1- - - - - -3,分别。在目前的研究中,收集到的地震数据是来自美国地质调查局(USGS)和工程中心强大的运动数据(CESMD)。地震数据记录下举国Canapine站,这个站是位于震中距离11.7公里。Norcia意大利北部发生了地震6.6级,在42.85°N 13.09°E的位置和深度10.0公里,在07年:16:03 UTC, 2016年10月30日。有限元分析软件模拟地震加速度载荷的能力和应用实际的地震模型数值分析上的负载。有限元分析是基于拉格朗日公式。来模拟混凝土footing-soil基础交互,三种不同的开发模式,在每个模型,土壤中埋置基础的水平是不同的。在第一个模型中,混凝土基础是放在土地基,它不是嵌入在土壤的基础。在第二个模型中,一半的混凝土基础中嵌入土壤基础。在第三个模型中,整个混凝土基础是嵌入在土壤的基础上,如图4。完整的混凝土基础的高度为30厘米。在数值模拟中,混凝土底脚的尺寸是70厘米宽∗∗70厘米长度30厘米高。土壤基础的尺寸是150厘米宽∗∗150厘米长度90厘米高。描述动态响应的有限元分析有能力在任何一个模型的一部分。描述动态响应的一个横截面模型是一种新的成就在本研究工作中,它没有之前的文献报道。然而,地震响应之间的混凝土基础与土壤基础不是在文献中解释道。三维建模的混凝土基础是很重要的捕捉真实准确的边界条件下的地震响应。

4所示。数值分析、讨论和验证的结果

调查在混凝土footing-soil基础交互底部的混凝土基础是必不可少的基础设施抗震稳定性的分析和设计。分析混凝土footing-soil基础交互,一个精确的模型。这个模型能够模拟地震footing-soil基础交互底部的混凝土基础。模型能够捕捉三维地震响应。地震加速度载荷响应的数值结果与位移的基础混凝土基础,在混凝土footing-soil地基地震交互,提供了数据5- - - - - -7。由于高变化的地震响应模型,不同尺度的选择图表。土壤的刚度基金会负责开发位移。水平加载、卸载和重新加载已经调查了所有的模型。地震加速度载荷响应达到零在卸货过程中,重载,它增加的最大级别,如图5- - - - - -7。当模型受到地震加载,卸载,并重新加载的所有三个阶段加载机制,位移显示不同的形状。在卸载阶段,位移为零,而在加载和重新加载阶段,位移达到最大水平有两个不同的方向。这种位移机制开发由于地震荷载的性质应用到模型中。地震荷载转移到混凝土基础的底部,它导致地震加速度载荷响应。数值模拟的结果解释说,有限元分析能够计算非线性分析。地震加速度载荷响应分布在混凝土基础基地与位移模式。较小的地震加速度载荷响应与完全观察到土壤中嵌入混凝土基础的基础。混凝土基础的位移差与深度的增加降低了土壤中的混凝土基础的基础。地震荷载作用在混凝土基础的发展与不同的机制和震级的差动位移。 The seismic load plays a crucial role in developing the ground displacement mechanism, and it has a direct relationship with damage caused by an earthquake. The failure of concrete footing due to high differential displacement is more possible if the concrete footing is placed over the soil foundation. With embedment of concrete footing in the soil foundation, the failure of concrete footing due to differential displacement was reduced.

地震加速度载荷响应的数值结果与应变的基础混凝土基础在混凝土footing-soil基金会地震交互数据所示8- - - - - -10。评估模型的应变水平地震加速度载荷响应。减少压力,增加土壤刚度和阻尼比减小;这个过程的所有直接取决于地震加速度载荷响应。土壤的循环强度数值确定重点是传播的地震波,考虑微小应变和非弹性行为的土壤基础下的混凝土基础。永久变形和降低强度的土壤基础预计在第一个模型的混凝土基础土壤基础和混凝土基础不是嵌入在土壤的基础。相反,一半和完全嵌入混凝土基础在土壤的基础上,永久变形的可能性和减少土地基的强度显著降低。土壤中埋置的位置混凝土基础基础管理地震能量耗散。应变率敏感性进行分析评估地震加速度载荷响应,和它支持理解微分的混凝土基础。

剪切应力与剪切应变的数值结果底部的混凝土基础,在混凝土footing-soil基础交互,如图11- - - - - -13。图表显示,增加混凝土的基础埋深在土壤的基础上,剪切应力和剪切应变降低,他们表现得流畅与较小的大小。它可以明白,随着混凝土基础埋置在土壤的基础上,混凝土基础的振动显著降低。结果表明,应力累积应变能的基础混凝土基础导致释放应变能的形式模型的振动和变形原因。应用地震载荷的模型后,混凝土基础是流离失所。混凝土基础的水平位移取决于土壤释放应变能的水平和实力的基础。如果土地基的强度是相同的在所有的模型中,应变能扮演重要的角色在混凝土基础的位移。相反,应变能的水平取决于混凝土基础的位置嵌入土壤基础。每个模型能够产生不同数量的应变能在地震荷载应用于模型。的几何模型是一个因素在应变能的生产水平。 It can be understood that the concrete footing geomorphology has an important function in releasing strain energy, and it influences on earthquake zone differently. However, the stability of a structure is different at any location when the structure is subjected to seismic loading. If two structures with the same strength and geometry are located nearby, but in distance between the two structures, the geomorphology changes significantly, the structure seismic response is too different. The level of strain energy is influenced on the variability damping ratio of a model. With fully embedment concrete footing in the soil foundation, the damping ratio and natural frequency are reduced. The lateral strength of the concrete footing increases with full embedment of the concrete footing in the soil. It is due to the strain energy distributed. In the model fully embedded with concrete footing in the soil foundation, the shape of the strain energy is converted from point loading to distribute loading, while the magnitude of strain energy does not change. The shape of the strain energy has a direct relationship with a vertical and horizontal displacement of the concrete footing.

地震加速度载荷与压力的反应在混凝土基础的基础混凝土footing-soil基础交互数据所示14- - - - - -16。地震加速度载荷响应变化与垂直和水平地震应力的分布应用于整个模型,和这种现象如图14- - - - - -16。它是基于弹性土与坚实的混凝土基础。最低级别的压力是一个完整的嵌入式开发的混凝土基础土壤中的基础。

侧向位移的数值结果与考虑混凝土基础混凝土footing-soil地基地震交互图中所示17。图17表明,侧向位移减少与增加混凝土基础埋置在土壤基础水平。应表明,土壤中嵌入混凝土基础基础的水平直接影响混凝土的基础微分位移大小和机制。侧向位移的机理不是线性的模型。在所有的三个模型,位移的大小降到零,在地震载荷的方向改变。地震荷载有三个步骤:加载、卸载和重新加载。在卸载步骤中,负载达到零。数值模拟的结果与地震荷载的概念有很好的协议。侧向位移变化与平滑运动(i)底部的混凝土基础,(ii)略小于完全嵌入混凝土基础。然而,由于释放越快的横向载荷为零,一个完全嵌入混凝土基础土壤基础,加载频率减少的价值,和更少的震动已经观察到模型完全嵌入混凝土地基土壤基础。侧向位移的大小和机制变化对混凝土基础的位置嵌入土壤基础。

验证SSI通过现场数据分析的困难,由于缺乏证据确凿的和检测结构遭受地震(11]。合适的三维模型进行了解释具体footing-soil基础交互,在模型受到现实的地震荷载。可以看出每个模型的地震荷载响应,在任意截面的混凝土基础和土壤的基础上,是不一样的。这种现象会导致出现不同的混凝土footing-soil基础水平和垂直互动机制。这种现象会导致不同的位移机制的发生在每一个方向和横截面上的模型,如图5- - - - - -16。然而,对于研究混凝土基础微分驱替机理,混凝土footing-soil交互底部的混凝土基础数值研究。图18表明,水平位移共振曲线的基础底部强迫振动试验(10]。图17展示了一个具体的侧向位移的基础,在混凝土footing-soil基础交互。图18显示了水平位移共振曲线基础底部,强迫振动试验。比较数值模拟的结果与文献中报道,已经明白,数值模拟的结果是在良好的协议与文献中报道。在这个三维的数值模拟,在水平和垂直方向位移机制对所有模型中发挥着关键作用来解释具体footing-soil交互的复杂性。混凝土基础的稳定性取决于实际的数值分析的结果。本研究的结果表明,混凝土footing-soil基础交互的建模支持解决岩土工程问题与混凝土基础的微分驱替机理。结果表明,该模型可以捕捉基本位移机制考虑土壤的垂直和水平位移恭敬的基础。

在载荷应变机制,只有相对应的部分应变能的线性弹性响应恢复(14]。相反,负荷转移机制一直是研究使用数值分析和实验工作,考虑到材料强度和形状的建模15- - - - - -18),这种现象极大地影响混凝土footing-soil基础交互。但由于土壤特征在加载、卸载,重新加载过程,和改变压缩加载拉伸加载在很短的时期,由于拉伸加载和疲劳裂纹对土壤的土壤一样无法解释,提出了在文献中,关于金属裂纹和疲劳(19- - - - - -21]。失败模式和剪切强度的土壤已经讨论了利用数学建模技术和数值模拟22- - - - - -27),承载力和有效应力变化对土壤基础位移。在数值模拟[有特殊的技巧6,14,22,26,28]。

在目前的研究中,开发了循环图对于理解混凝土基础位移使用有限元分析从来没有在文献中被报道。

5。结论

在这项研究中,一个过程的三维有限元分析混凝土footing-soil地基模型是由理解混凝土footing-soil基金会地震交互。期间一直试图模拟混凝土footing-soil交互模型,受到现实的地震荷载。数值分析的结果表明,混凝土基础的高度嵌入土壤中影响混凝土的抗震性能的基础和治理混凝土footing-soil相互作用,它导致混凝土基础的位移大小和机制。(我)加速度地震荷载response-strain和压力底部的混凝土基础的变化对混凝土footing-soil交互。具体footing-soil交互是最大限度地降低了土壤的变形,增强混凝土基础稳定。加速度地震荷载响应的底部混凝土基础可以控制在土壤的适当位置安装混凝土基础的基础。(2)加速度载荷response-displacement底部的混凝土基础所有的三个模型是不一样的。(3)混凝土基础的横向和纵向位移减少与混凝土基础埋置高度在土壤中。(iv)混凝土基础的位移差与混凝土基础埋置高度的增加降低了土壤中。(v)应用地震荷载模型后,混凝土基础是流离失所,水平位移取决于释放应变能的水平。每个模型能够产生不同数量的应变能。的几何模型是一个因素影响应变能的水平。(vi)结果与那些有良好的协议已经在文献中报道。

数据可用性

本文使用的数据已经收集到的文献,引用,支持数值分析中使用的数据被认为是(11- - - - - -13]。材料的力学性能是在文献中报道的(表1)。数据1- - - - - -3显示,地震荷载从文献收集和应用于数值模拟。在目前的研究中,地震数据来自美国地质调查局(USGS)、工程强劲的运动数据中心(CESMD)。地震举国Canapine站作为报道的数据;这个车站位于震中距离11.7公里。Norcia意大利北部发生地震6.6级,在42.85°N和13.09°E的位置和深度10.0公里,在07年:16:03 UTC, 2016年10月30日(数字1- - - - - -3)。有限元分析软件能够模拟地震加速度负载和应用实际的地震模型数值分析上的负载。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

支持的重大项目在江苏省高校自然科学研究(批准号17 kja560001),江苏省科技计划项目(批准号BY2016061-29),江苏省六大人才高峰高层次人才项目(批准号生理- 011),新墙体材料和发展散装水泥项目的江苏省经济和信息化委员会(批准号2017 - 21)极大地承认。