液化场地群桩地震响应有效应力分析

摘要

液化场地桩土动力相互作用研究是岩土工程界的一个前沿课题。目前在桩基设计中对于地震作用下液化土中桩基承载力的计算存在着一些简化方法，但是都缺乏实际震害的校核或模型试验的验证。为构建液化场地桩基基础防震减灾有效对策，研究液化场地的桩土动力相互作用问题对桩基础的抗震设计有着重要的实际意义。 本文应用基于多重剪切机构塑性模型的有效应力分析方法，探讨了液化场地群桩的地震响应特征和桩土动力相互作用机制。构建了三个桩土体系动力数值计算模型，对比分析了不同边界条件下和不同强度地震波作用下群桩动力响应特征、加速度和土体超孔隙水压力分布规律，研究得出： (1)在地震作用下，土体液化与地震强度有关，地震越强土体越容易液化，且上部土体较下部土体先液化。 (2)地基液化明显加大了桩的水平位移，桩的水平位移随地震强度加大而增大；液化地基对于输入地震波具有选择性滤波作用，不同地震波在土体中的衰减幅度不同。 (3)不同边界条件对桩身的水平位移和弯矩计算结果的影响较大。在粘性边界条件下桩身的水平位移较铰接边界条件的大，而弯矩最大值则比铰接边界小。 (4)桩身的最大弯矩发生在离桩底1/3处，桩土最大相对位移发生在地表处，中心桩桩身的弯矩和桩土相对位移均小于边桩，且随桩间距和地震强度增大而增大。 (5)超孔隙水压力的发展速度与输入地震波的强度有关，而边界条件和桩间距的影响很小。 (6)由于群桩效应，群桩模型的桩身的水平位移和弯矩均小于单桩模型。 论文研究成果对液化场地群桩基础的抗震设计和饱和砂土液化评价具有一定的理论和现实意义，并为工程应用提供理论依据和技术支持。

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致谢

第一章绪论

1.1选题背景

1.2国内外研究现状

1.2.1现场试验研究

1.2.2室内试验研究

1.2.3数值分析研究

1.2.4存在的主要问题

1.3主要研究内容

第二章多重剪切机构塑性模型

2.1引言

2.2多重剪切机构塑性模型

2.2.1概述

2.2.2动力本构方程

2.2.3系数矩阵确定

2.3 FLIP有限元分析程序简介

2.4数值分析过程

2.5本章小结

附图

第三章液化场地群桩地震响应有效应力分析

3.1引言

3.2基本思路

3.3数值分析模型构建

3.3.1网格划分

3.3.2计算参数

3.3.3边界条件

3.3.4输入地震波

3.4本章小结

第四章计算结果与分析

4.1自重解析

4.2地震解析

4.2.1土体

4.2.2桩

4.2.3桩土相互作用分析

4.3不同边界条件对比分析

4.3.1加速度放大系数

4.3.2桩的水平位移

4.3.3桩身弯矩

4.3.4桩土相对位移

4.3.5地基反力

4.3.6地震残余变形

4.3.7讨论

4.4不同输入地震波对比分析

4.4.1土体

4.4.2桩

4.4.3桩土相互作用

4.4.4 El-Centro波震后残余变形

4.4.5讨论

4.5群桩效应分析

4.5.1桩间距的影响

4.5.2桩数的影响

4.6结论

4.7本章小结

第五章结论与展望

5.1结论

5.2后续研究方向及展望

参考文献