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斜坡段桥梁桩基地震响应的离心模型试验研究及数值模拟
| 论文题名： | 斜坡段桥梁桩基地震响应的离心模型试验研究及数值模拟 |
| 关键词： | 桥梁桩基;斜坡桩;离心机模型试验;桩土相互作用;数值模拟 |
| 摘要： | 地震作用下斜坡侧移易导致傍山桥梁桩基破坏，这是我国西部山区桥梁建设中的普遍问题，其破坏机理复杂，控制难度大，基于此本文结合现有研究手段及成果开展了针对性研究。在土工离心机上进行了坡顶平地单桩P1、斜坡单桩P2及1×2群桩P3，P4的振动台模型试验，通过安装的加速度计、激光位移计及桩身的应变片实测了在不同加速度峰值的E1-Centro波作用下，斜坡场地各点的加速度时程、各桩截面的应变量及桩头位移值，由此分析了斜坡场地各点的加速度放大系数及位移时程，各桩截面的弯矩及水平位移，并探讨了斜坡场地地震效应、桩与斜坡共同工作特性以及桩基残余变形发展特性。在试验结果的基础上采用有限元软件OpenSEES建立了二维数值模拟模型，对地震作用下斜坡土体变形特征及桩土相互作用进行了深入分析，得到以下结论: (1)将斜坡土体中各测点采集的地震波加速度时程与输入的地震波时程进行比较，发现地震波在斜坡内向上传播的过程中被不断放大，靠近地表其放大作用最明显，斜坡土体会放大地震波的低频段，而过滤地震波的高频，且随着输入地震波幅值的增加，土体的滤波效应更加明显，放大效应存在的频段不断变窄; (2)利用信号处理技术对测点的加速度时程进行滤波、傅里叶变换和积分处理得到了相应测点的位移时程，发现地震作用下斜坡场地坡肩部位最先发生失稳，随着地震的进行，斜坡上部土体的变形逐渐完成，并达到趋于稳定的状态，而坡面靠近坡脚位置变形仍在发展; (3)基于力学理论对采集的桩身截面应变时程进行计算，通过三次样条插值和微积分原理获得了桩身的弯矩和位移分布，各模型桩弯矩最大截面均处于基岩界面上方，地震作用结束后靠近坡顶的群桩后桩P3桩身弯矩峰值最大，其余依次为斜坡单桩P2、靠近坡脚的群桩前桩P4和坡顶平地桩P1，斜坡单桩P2桩顶位移最大，其次为坡顶平地单桩P1，群桩桩顶位移最小; (4)随着地震的进行，桩周土相对桩身出现明显的相对位移，桩前土逐渐丧失对桩身的支承作用，桩后土对桩身的挤压作用则不断增加，加速了桩基的破坏。 |
| 作者： | 罗智猛 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 贺炜 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长沙理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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