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液化土层中桩基横向动力响应研究

李雨润  
【摘要】:历次地震震害调查表明,桩基震害时常发生,尤其可液化土层中桩基破坏比较明显,这在近来的大地震中表现的尤为显著。因此,液化土层中桩基础横向承载特性研究有着非常重要的意义,是国内外经济建设和工程抗震减灾中面临的重要课题。 虽然目前国内外土木工程界对桩基础抗震设计已经提出一些方法,但这些方法对可液化土层中桩基设计存在明显不足,其重要原因是现行的桩基抗震设计在很大程度上依赖于静力条件下的理论和经验,对地震下桩-液化土相互作用机制问题的理解不够,使方法本身缺乏理论根据,存在很多不合理的地方。 本文对国内相关研究进行了系统的总结和深入的分析,在此基础上,以实验为主,并与震害调查和数值模拟相对照,对其中的几个关键问题进行了研究,主要工作和创新如下: 1、完成了液化土层中桩土相互作用振动台试验设计,达到了多工况互相对比的目标,获得了大量数据,对液化土中桩土相互作用机制有了更加深入的理解。 试验设计上,包括四种密度饱和砂土、干砂和饱和粉土;包括两套模型桩和承台结构;包括静荷试验,等幅正弦波加荷试验,变幅正弦波加荷试验,正弦波分级加荷试验,地震波加荷试验;除记录了不同土层的累积孔压和桩基应变外,也记录了桩土间相互作用力以及土层表面和桩头的位移、加速度时程反应。 2、通过大量振动台试验,对土体加速度、孔压、变形、模量以及桩土相互作用下桩身加速度、桩身弯矩、桩土相互作用力、承台反应之间的相互关系进行了详细分析,观察到了较多的试验现象,得到了较多的认识,其中有一些是新现象和新认识。 试验和分析表明:与非液化土层相比,可液化土层中地表运动和桩基动力反应具有特殊性;液化土层中桩土相对位移远大于非液化土层位移;液化情况下桩土相对作用力是增大的,表明随液化发展,桩土相对位移增长效应的作用要大土模量降低效应的作用;非液化土层上地表加速度、承台加速度、桩身弯矩与台面输入加速度波型基本保持一致,且接近桩底处桩身弯矩要小于土表处桩身弯矩;可液化土层地表加速度在振动开始时一段时间内同非液化土层反应类似,当孔压比增长时,各个量反应进一步增大,当孔压比达到0.8左右出现最大值,之后,等幅波作用下开始明显衰减,地震波作用下高频衰减、低


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