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可液化场地群桩—土动力相互作用p-y曲线研究

作　者: 苏雷
导　师: 凌贤长
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 岩土工程
关键词: 动力p-y曲线群桩-土动力相互作用振动台试验可液化场地
分类号: TU473.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

近年来,群桩因其自身的优点被广泛应用于可液化场地桥梁工程建设中,但其抗震问题一直未得到有效解决。而我国规范对于可液化场地桥梁桩基抗震问题仅有若干定性的规定,这严重制约了其发展。p-y曲线法以其本身的优点在桩基设计中被广泛采用,但目前大多数p-y曲线基于静力或地震荷载情况,没有考虑土体自身的运动。因此,开展可液化场地群桩-土动力相互作用p-y曲线研究势在必行。首先,针对所完成的可液化场地群桩-土动力相互作用振动台试验,结合间隔24h两次加载,给出基于试验数据获得动力p-y曲线的可靠方法,用于研究相对密度对群桩-土动力相互作用的影响。接着,建立可液化场地群桩-土动力相互作用的三维数值模型,验证数值模型的可靠性。最后,建立单桩和群桩的振动台数值模型及相应的动力p-y曲线,并分析不同因素对动力p-y曲线特性的影响。主要取得的认识与成果如下:(1)对上覆粘土层和下伏饱和砂层的典型两层土场地,采用钢筋混凝土2×2群桩-承台-柱墩体系,完成了当输入频率、幅值变化的正弦波时可液化场地群桩-土动力相互作用的振动台试验。试验结果表明,频率和相对密度显著影响地基、结构体系和动力p-y曲线的特性,群桩的峰值弯矩变化规律明显不同于单桩。(2)针对振动台试验,承台采用实体单元、柱墩采用梁单元、桩采用桩单元,Finn模型模拟饱和砂土,运用完全流固耦合的计算模式,建立了可液化场地群桩-土动力相互作用有限差分数值模型。通过地基和结构动力响应,验证了数值模型的可靠性并进行其响应分析。(3)通过对单桩和群桩分析结果的对比,探讨不同因素对群桩动力p-y的影响,发现相对密度、桩径和桩土初始刚度比对其影响显著,而孔压比、上部结构配重和承台宽厚比的影响较小,并发现承台减弱了上部结构配重和承台宽厚比对动力p-y曲线的影响。上述研究成果加深了可液化场地群桩-土动力相互作用机理理解,提供了基于振动台试验可靠获得动力p-y曲线的思路,为建立可液化场地群桩-土动力相互作用分析理论与数值模型提供参考和技术支撑,为发展我国基于变形的可液化场地桥梁桩基抗震设计方法无疑具有重要理论与实际意义。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章绪论  8-22
  1.1 研究背景与意义  8-11
  1.2 国内外研究现状  11-20
    1.2.1 非液化场地群桩－土动力相互作用分析方法  11-12
    1.2.2 可液化场地群桩－土动力相互作用试验研究  12-17
    1.2.3 可液化场地群桩－土动力相互作用理论研究  17-20
  1.3 主要研究内容与研究思路  20-22
第2章可液化场地群桩－土动力相互作用振动台试验与动力p-y 曲线  22-55
  2.1 引言  22
  2.2 振动台试验简介  22-27
  2.3 试验结果分析  27-38
  2.4 可液化场地群桩－土动力相互作用p-y 曲线建立与特性分析  38-53
    2.4.1 动应变数据处理  38
    2.4.2 桩动弯矩时程  38-43
    2.4.3 动力p-y 曲线建立方法与正确性验证  43-47
    2.4.4 动力p-y 曲线特性分析  47-53
  2.5 本章小结  53-55
第3章可液化场地群桩－土动力相互作用振动台试验数值模拟分析  55-78
  3.1 引言  55-56
  3.2 可液化场地群桩－土动力相互作用分析数值建模途径  56-73
    3.2.1 基本假定  56-57
    3.2.2 数值模型建立与正确性验证  57-73
  3.3 可液化场地群桩－土动力相互作用振动台试验数值模拟分析  73-77
    3.3.1 桩－承台－柱墩体系动力响应与主要影响因素  73-75
    3.3.2 地基动力响应与主要影响因素  75-77
  3.4 本章小结  77-78
第4章可液化场地群桩－土动力相互作用p-y 曲线建立与特性分析  78-89
  4.1 引言  78
  4.2 可液化场地群桩－土动力相互作用p-y 曲线建立与正确性验证  78
  4.3 可液化场地群桩－土动力相互作用p-y 曲线特性分析  78-88
    4.3.1 孔压比  79-80
    4.3.2 桩径  80-83
    4.3.3 桩土初始刚度比  83-85
    4.3.4 上部结构配重  85-87
    4.3.5 承台宽厚比  87-88
  4.4 本章小结  88-89
结论  89-91
参考文献  91-101
致谢  101-102

可液化场地群桩—土动力相互作用p-y曲线研究

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