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《东南大学》 2005年
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液化大变形条件下桥梁桩基的反应与对策研究

张会荣  
【摘要】: 饱和砂土在地震荷载作用下发生液化从而诱发地面大变形对公路、铁路、桥梁桩基、地下管线等生命线工程产生严重的破坏。自上个世纪八十年代第一次发现了地震液化导致大范围的地面永久大变形发生的事实后,液化大变形便成为岩土工程界的一个热点和难点,主要原因在于液化大变形产生的机理及其影响因素比较复杂,同时场地条件的特殊性更增加了液化大变形的不确定性。本文的主要工作内容为: 1、归纳和总结了液化大变形发生规律及其震害事例,分析了产生液化大变形的机理和影响液化大变形发生发展的因素;对液化大变形的国内外进展进行了归纳,对液化大变形的现有计算方法进行了总结和评价。 2、在前人试验研究的基础上,利用有限元对液化大变形进行了系统的研究。分析三层土和二层土体在不同的地震加速度、不同倾角、不同液化层厚度等情况下液化大变形的规律、沿断面深度方向的分布形式、液化大变形距离临空面不同水平距离时的空间变化等,并对二层土体和三层的计算结果进行了对比和分析;分析了液化层空间位置的变化、液化层边界条件的变化、有无临空面等情况下液化大变形规律;对液化层为局部分布时及其空间变化、多层液化土层情况下液化大变形的分布形式进行了研究。 3、总结和归纳了国内外液化条件下桥梁桩震害的事例,其中液化大变形是造成桥梁桩基破坏的最主要原因之一。液化大变形条件下,桥梁桩基破坏是由于饱和砂土液化后,土体的抗剪强度极低,不能有效地抵抗土体的侧向移动,桩体在土体的侧向移动下发生破坏,是由于土体侧向位移产生的附加静应力所引起。 4、总结了桩在水平荷载下的计算方法以及在水平大变形下的基于离心模型的LE法,其用于计算桩在液化大变形下位于二层和三层土体时的极值弯矩;利用有限元法,分析了桩在二层、三层土体时的桩体位移及在不同土层交接处的弯矩等,对于二层土体液化土层和非液化土层交接处的弯矩是桩身弯矩极值,是控制桩身破坏的关键因素;三层土体时桩身弯矩的极值发生在上覆非液化土层和下覆非液化土层之中,液化土层对桩身弯矩的影响很小。 5、对抵御液化大变形的措施进行了总结。对碎石桩的进行液化处理的现状进行了分析,提出了用碎石桩处理含有一定倾角液化土层的岸坡地带时存在的主要问题;利用有限元法,采用四种桩长情况,对碎石桩处理液化大变形地基深度进行了分析:碎石桩长度应穿过整个液化层,当碎石桩没有穿过液化层时,整个土体会出现沿没有处理的液化层滑动现象;当碎石桩的长度穿过液化层时,再增加桩长并不能更加有效地减小水平位移,要进一步较小水平位移只能增加处理区的宽度。 6、采取处理宽度为30m、50m、80m三种情况对液化大变形场地的处理宽度进行了分析,研究表明:处理区位移随着处理宽度增加而显著减小;并对桥梁桩基位于处理后不同位置进行了桩身受力分析,不同的处理宽度存在一个桩身所受弯矩比较小范围,而当桩位于该范围之外时,桩身所受弯矩显著增加。
【学位授予单位】:东南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:U443.15

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