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考虑场地液化的强震区土-桩-桥梁相互作用研究
| 论文题名： | 考虑场地液化的强震区土-桩-桥梁相互作用研究 |
| 关键词： | 桥梁结构;群桩基础;土体承载力;场地液化;地震响应;敏感性分析 |
| 摘要： | 随着我国经济的发展，公路里程数逐年增加达到世界前列水平，在公路里程中桥梁占比较大。目前桥梁多采用桩基础，在液化指数较高的场地中桩基础的受力与位移与非液化场地中的状态存在很大的不同，目前规范仅是将土弹簧单元的刚度进行折减，计算模式与非液化场地桥梁并无区别，忽视了随地震持时增加液化土孔隙水压力上升导致土体承载力随时间持续降低，导致计算时假定土体承载力偏高而使结构计算内力和位移偏小，从而使计算结果偏于不安全。因此，深入研究结构和场地参数变化对于液化场地桥梁结构地震响应的影响，为液化场地的桥梁抗震设计提供建议，具有十分重要的现实意义。本文所完成的工作和取得若干认识如下： （1）根据秦唐高速地勘报告，建立液化场地土-桩-桥梁相互作用有限差分模型，砂土采用能够反映液化土体流塑剪胀特性实体单元，承台采用实体单元，桥墩采用梁单元与承台固接，桩采用桩单元通过耦合弹簧与土连接，模型采用自由场边界条件避免地震波反射的影响，根据规范选取与场地设计加速度反应谱相匹配的7条地震波进行非线性时程分析和完全流固耦合计算。参考其他学者完成的液化振动台桥梁群桩试验，建立与之相同材料和边界条件的数值模型，结果表明数值模型计算结果与试验测得结果一致性较好，从而验证了本文数值模型建立方法和所编程序的正确性。 （2）通过改变前述数值模型的上部结构重量、桩径、桩间距、桩土初始刚度比、细砂层密度、细砂层内摩擦角、细砂层剪切模量、细砂层渗透系数等土-桩-结构参数，分析研究桩周土体超孔压比、加速度放大系数、桩身内力与位移、结构内力与位移的变化，研究分析结构和桩基础参数变化对于土-桩-结构相互作用的影响，结果表明上部结构重量、桩间距、桩土初始刚度比是桩和结构的控制因素，细砂层密度和渗透系数是土体的控制因素。 （3）采用一次二阶矩方法对影响土-桩-桥梁相互作用的因素进行敏感性分析，结果表明：桩底沉降的控制性因素主要是上部结构重量、桩间距、渗透系数、细砂层土体密度；墩顶水平位移的控制性因素主要是上部结构重量、细砂层土体密度、渗透系数、桩间距；墩底弯矩的控制性因素主要是上部结构重量、细砂层土体密度、桩土初始刚度比、桩间距，其中上部结构重量是上述控制因素贡献度中的最大值。 |
| 作者： | 周全 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 倪永军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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