液化場地橋梁足尺樁-土動力相互作用簡化分析方法.pdf

1、場地液化是樁基橋梁結構震害的主要原因。液化場地樁-土動力相互作用的研究是解決液化場地樁基橋梁抗震基本問題的有效技術途徑。然而,已有的研究工作更多集中于小比例模型動力試驗(振動臺試驗、離心機試驗)及相應的理論分析與數值模擬。為此,本文基于通過振動臺試驗驗證的液化場地樁-土動力相互作用三維有限元模型的基本建模途徑,采用VELACS項目中離心機試驗標定的內華達砂的動力計算參數,開展了液化場地橋梁足尺樁基抗震分析的數值模擬;借助有限元方法,系統(tǒng)

2、研究了液化場地足尺樁-土動力相互作用p-y曲線的主要影響因素,建立了考慮樁-土動力相互作用效應的液化砂土p-y曲線公式,并發(fā)展了液化場地足尺樁-土動力相互作用簡化分析方法。本文主要研究工作與取得的若干認識如下:
　　(1)針對振動臺試驗,采用u-p形式控制方程表述飽和砂土的動力屬性,選用土的多屈服面彈塑性本構模型表示飽和砂土和粘土的動力特性,采用梁-柱單元模擬樁,建立試驗受控條件下的液化場地樁-土動力相互作用三維有限元模型。通過振

3、動臺試驗驗證了數值模型的基本建模途徑的正確性。基于上述基本理論和建模途徑,選取離心機試驗標定的內華達砂為模型地基土,建立了液化場地橋梁足尺樁基地震反應分析的三維有限元模型,并進行了橋梁足尺樁基動力反應分析。結果表明:土體液化后,樁和土體的加速度幅值出現了一定的衰減。
　　(2)采用建立的橋梁足尺樁基地震反應的數值模型,得到了不同幅值正弦波輸入下內華達砂的動力p-y曲線,分析了曲線的基本特性,考察了加載幅值、土體滲透系數、內摩擦角及

4、樁徑對內華達砂動力p-y曲線的影響效應。結果表明:加載幅值、樁徑、砂土滲透系數對動力p-y曲線的影響顯著;土體液化后p-y曲線滯回圈面積明顯增大,且由于土體液化,引起淺層砂層出現了較大的塑性變形。
　　(3)基于液化場地樁-土動力相互作用p-y曲線的基本特性,引入土的動應力-動應變骨干曲線的構建思路,通過修正API規(guī)范中推薦的飽和砂土p-y曲線公式,建立了以孔壓比為基本控制變量的內華達砂p-y曲線的簡化表達式。
　　(4)將