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液化场地群桩―土动力相互作用振动台试验及数值模拟方法
| 论文题名： | 液化场地群桩―土动力相互作用振动台试验及数值模拟方法 |
| 关键词： | 桥梁桩基;抗震性能;液化场地;数值模拟方法 |
| 摘要： | 桩基由于具有良好的抗震性能而广泛应用于桥梁工程中。 桥梁桩基很多处于液化场地,震害调查和试验结果表明:地震作用下,随着饱和砂土孔压的上升,砂土的力学性能发生很大变化,而且这些改变将会影响桥梁桩基的抗震性能。然而,目前我国现行规范对于液化场地的桥梁桩基抗震问题仅有若干定性规定,加之我国属于地震多发区域,为了提高液化场地桩基抗震问题的研究,首先应深入研究液化场地群桩-土动力相互作用,因此研究液化场地群桩-土动力相互作用成为改善液化场地的桥梁桩基抗震的必要工作。为此,本论文围绕影响液化场地中群桩桩基的桩-土动力相互作用的影响因素开展如下工作:首先对国内外桩-土相互作用的研究现状进行了总结和综述;其次简略介绍了已完成的桩-土动力相互作用的振动台试验情况,并对试验结果进行了处理和分析;第三基于已完成的振动台试验获得的物理和几何参数,建立了三维数值模型,并通过实测数值和计算数值对比验证模型的可靠性;最后通过变换桩基的一些参数、承台尺寸和桩排数,分析这些改变对群桩-土动力相互作用的影响。主要取得如下认识与成果: (1)完成了液化场地群桩-土动力相互作用振动台试验。试验土层是上覆粘土层下伏饱和砂土的典型液化场地,建立了0.16m桩径的2×2群桩基础。基底输入不同幅值、不同频率的正弦波荷载激励,试验记录了场地和桩基的动力响应,并分析了试验结果。表明频率对体系加速度的放大系数作用要高于幅值的作用,孔压在低频波作用下孔压上升快一些。 (2)采用砂土的NISHI动力本构模型及粘土的摩尔库伦本构模型,基于水土耦合方程的u-p控制方程,直接针对振动台试验,建立了液化场地群桩-土动力相互作用三维数值模型,并通过试验结果验证了数值模型的正确性。 (3)基于上述验证的数值模型,针对基底0.05g1Hz正弦波下展开数值模拟,研究了上部结构配重、桩径、纵向桩排数和承台尺寸(ma)、纵向排数和桩间距(/as m)因素对群桩-土动力相互作用的影响。数值结果表明,桩径对群桩-土动力特性的影响强烈,而上部结构的重量对桩-土动力相互作用的影响相对较小,而 ma数值变化不会改变近场加速度的频率,仅改变幅值,/as m减小会放大近场加速度放大系数的数值,/as m增大将会增大峰值土反力,/as m的数值变化对孔压的影响较大。通过分析这些参数变化对加速度、超孔压和桩侧土反力等的影响获得了关于桩-土动力相互作用若干重要认识,为研究改善液化场地的桥梁桩基抗震设计提供一定参考。 |
| 作者： | 李青华 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 凌贤长 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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