垫层法处理地基是一种古老传统的地基处理方法,在我国的研究与应用比较广泛,并且积累了丰富的工程经验。砂砾石是一种性能良好的天然建筑材料,在实际工程中,如建筑土石坝、铁路路基、桥梁墩台及处理软弱地基的砂砾石垫层等方面有着广泛的应用。但由于其机理的复杂性,目前对砂砾石垫层的实际承载力、变形特性、动力特性以及与基础之间的抗剪性能等方面,理论研究较少,特别是有关砂砾石垫层对上部结构地震反应影响的理论与试验研究,目前尚无人涉及。因此,研究铺设砂砾石垫层对烟囱类高耸结构地震反应的影响具有重要的理论意义和工程应用价值。 论文首先以实际工程为背景,对砂砾石垫层的结构分类及其承载力形成机理进行了研究,并分析了影响砂砾石垫层承载力和变形性能的主要因素;然后结合山东华电国际邹县发电厂四期工程的240m高钢筋混凝土烟囱,通过对其铺设砂砾石垫层和不铺设砂砾石垫层2种工况进行的静、动力有限元对比分析,研究了铺设砂砾石垫层后对烟囱类高耸结构地震反应特性的影响,分析了在地基土软弱程度不同情况下烟囱自振周期的变化以及铺设砂砾石垫层前后的模态变化规律。铺设砂砾石垫层并考虑其减震作用后,上部结构的自振频率减小,相应的自振周期变长,并且地基土越软弱,上部结构的自振频率越小,结构所受的地震反应亦越小。这说明地基土越软弱时,砂砾石垫层的减震作用越明显。 另外,文中还对上述240m高钢筋混凝土烟囱进行了地震反应时程分析,得出了该烟囱的水平地震时程响应,并对比分析了铺设砂砾石垫层和不铺设砂砾石垫层的地震响应特性。结果表明,铺设砂砾石垫层后,烟囱类高耸结构上部的位移和加速度均减小,并且其下部的相对位移和相对加速度亦均减小,说明铺设砂砾石垫层不仅能够提高地基土的承载力,而且还对上部结构具有较好的减震作用,应进一步深入研究并在实际工程中推广应用。