地震動特性對液化場地橋梁樁基礎動力反應的影響.pdf

1、大量震后調(diào)查表明，強震下場地液化是導致橋梁樁基礎發(fā)生嚴重破壞的重要原因。針對液化場地土－樁－橋梁結構體系動力反應，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－土動力相互作用機理以及參數(shù)分析，很少研究考慮地震動特性的影響效應。為此，本文針對強震下液化場地土－樁－橋梁結構體系，基于通過離心機試驗驗證的土－樁－橋梁結構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、樁基礎和上部結構的動力響

2、應，并通過計算隨機變量相關性的方法研究地震動參數(shù)和各響應之間的相關性。具體研究內(nèi)容、方法及成果如下。
　　首先，離心機試驗數(shù)值模擬及地震動選取。針對液化場地樁基礎（單樁和群樁）離心機試驗，基于OpenSees計算平臺建立液化場地土－樁（單樁和群樁）－橋梁結構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)量點模擬橋梁結構。并從

3、場地、樁基礎和上部結構動力響應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－橋梁結構體系在兩種類型地震動作用下的動力反應區(qū)別，并對地震動參數(shù)與各響應的相關性進行分析，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（地表加速放大系數(shù)、樁身位移和彎矩峰值、上部結構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，單樁基礎呈懸臂梁變形形式；PGV/PGA和Tm均與各響應的相關性較好，是能較好地表達地震動對液化場地土－單樁－橋梁結構體系破壞勢的參數(shù)，并

5、用95%預測區(qū)間估計，給出地震動作用下各響應與PGV/PGA、Tm關系的預測上下界方程。
　　最后，地震動特性對液化場地橋梁群樁基礎影響研究。基于已驗證的群樁體系數(shù)值模型和所選地震動，在單樁體系研究的基礎上，省略場地響應的研究，對比分析土－群樁－橋梁結構體系在兩種類型地震動作用下的動力反應區(qū)別，并對地震動參數(shù)與各響應的相關性進行分析，結果表明：近場脈沖型地震動作用下各響應（樁1樁身位移和彎矩峰值、上部結構位移峰值和加速度放大系數(shù)）