地震動特性對液化場地橋梁樁基礎(chǔ)動力反應(yīng)的影響.pdf

1、大量震后調(diào)查表明，強(qiáng)震下場地液化是導(dǎo)致橋梁樁基礎(chǔ)發(fā)生嚴(yán)重破壞的重要原因。針對液化場地土－樁－橋梁結(jié)構(gòu)體系動力反應(yīng)，國內(nèi)外已有很多研究工作。然而已有的研究工作更多集中于液化場地樁－土動力相互作用機(jī)理以及參數(shù)分析，很少研究考慮地震動特性的影響效應(yīng)。為此，本文針對強(qiáng)震下液化場地土－樁－橋梁結(jié)構(gòu)體系，基于通過離心機(jī)試驗驗證的土－樁－橋梁結(jié)構(gòu)動力相互作用三維有限元數(shù)值模型，對比分析近場脈沖型和近場非脈沖型地震動作用下場地、樁基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的動力響

2、應(yīng)，并通過計算隨機(jī)變量相關(guān)性的方法研究地震動參數(shù)和各響應(yīng)之間的相關(guān)性。具體研究內(nèi)容、方法及成果如下。
　　首先，離心機(jī)試驗數(shù)值模擬及地震動選取。針對液化場地樁基礎(chǔ)（單樁和群樁）離心機(jī)試驗，基于OpenSees計算平臺建立液化場地土－樁（單樁和群樁）－橋梁結(jié)構(gòu)動力相互作用三維有限元數(shù)值模型，樁采用線彈性梁－柱單元，砂土采用多屈服面塑性本構(gòu)模型模擬，樁－土接觸采用剛性連接和零長度單元模擬，通過在單樁頂部施加集中質(zhì)量點模擬橋梁結(jié)構(gòu)。并從

3、場地、樁基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)三方面驗證了模型的可靠性。此外，分別選取了72條近場脈沖型和72條近場非脈沖型地震動，并選擇了近場脈沖型地震動脈沖周期（Tp-pulse）、峰值速度與峰值加速度的比值（PGV/PGA）、平均周期（Tm）、阿里亞斯強(qiáng)度（AI）和90％能量持時（D5-95）為地震動特性基本參數(shù)，為后續(xù)研究使用。
　　接著，地震動特性對液化場地橋梁單樁基礎(chǔ)影響研究?；谏鲜鲆羊炞C的單樁體系數(shù)值模型和所選地震動，對比分析土－

4、單樁－橋梁結(jié)構(gòu)體系在兩種類型地震動作用下的動力反應(yīng)區(qū)別，并對地震動參數(shù)與各響應(yīng)的相關(guān)性進(jìn)行分析，研究表明：上層松砂均發(fā)生了液化，而下層密砂大多數(shù)未發(fā)生液化；近場脈沖型地震動作用下各響應(yīng)（地表加速放大系數(shù)、樁身位移和彎矩峰值、上部結(jié)構(gòu)位移峰值和加速度放大系數(shù)）的平均值均大于近場非脈沖型地震動作用下的值，單樁基礎(chǔ)呈懸臂梁變形形式；PGV/PGA和Tm均與各響應(yīng)的相關(guān)性較好，是能較好地表達(dá)地震動對液化場地土－單樁－橋梁結(jié)構(gòu)體系破壞勢的參數(shù)，并

5、用95%預(yù)測區(qū)間估計，給出地震動作用下各響應(yīng)與PGV/PGA、Tm關(guān)系的預(yù)測上下界方程。
　　最后，地震動特性對液化場地橋梁群樁基礎(chǔ)影響研究?；谝羊炞C的群樁體系數(shù)值模型和所選地震動，在單樁體系研究的基礎(chǔ)上，省略場地響應(yīng)的研究，對比分析土－群樁－橋梁結(jié)構(gòu)體系在兩種類型地震動作用下的動力反應(yīng)區(qū)別，并對地震動參數(shù)與各響應(yīng)的相關(guān)性進(jìn)行分析，結(jié)果表明：近場脈沖型地震動作用下各響應(yīng)（樁1樁身位移和彎矩峰值、上部結(jié)構(gòu)位移峰值和加速度放大系數(shù)）