考虑冻土—桩动力两者作用的长大桥梁地震响应微探

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1、考虑冻土—桩动力两者作用的长大桥梁地震响应微探-->第1章绪论1.1引言桩基结构物虽然有着良好的抗震性能，然而在历次强地震中，桩基础及其所支承的桥梁等结构仍出现了大量破坏现象，引起学者对地震动作用下桩一土一结构相互作用问题的注意。由于冻土的物理、力学性质对地温、动载等影响因素具有复杂的敏感性，使得对冻土环境中桩基动力特性进行深入研究成为分析寒区长大桥梁工程地震响应规律、评估其安全性能中不可或缺的内容。本章论述了本课题的选题背景与研究意义，通过对国内外学者在相关领域的研究现状进行简要评述，指出在冻土一桩动力相互作用及其与桥梁结构动力藕合效

2、应研究中存在的主要问题，最后对本论文的主要研究内容给予说明。...................1.2选题背景与研究意义我国是世界第三大多年冻土国，区内冻土分布广泛且类型齐全，多年冻土面积约占国土总面积的21.5%，主要分布于青藏高原及东北大、小兴安岭和松嫩平原等地，如图I.1;此外，国土面积的53.5%为季节冻土所覆盖]。同时，我国大部分冻土带位于地震活动地区，尤其是青藏高原多年冻土区，地壳构造活动剧烈，强震频繁，仅19802010年间，青藏高原及其周边地区曾发生33次6,06.9级地震、4次7.08.5级地震，强地震不仅在多年冻土

3、区造成了大规模的地表破裂带，也对该区基础建设项目及人员财产安全造成了一定的破坏及潜在危害。随着国民经济的发展及国家战略的需要，我国在寒区开展了大规模的线性交通工程建设，如青藏公路、青藏铁路及其延长线工程、规划中的川藏铁路等。这些交通工程共穿越多年冻土区达数千余公里，最具代表性的青藏铁路格一拉段累积穿越多年冻土区长达546.42km，其中约有275km属于高温不稳定冻土。寒区交通工程沿线多年冻土大多极其脆弱，当其受到扰动，势必将引起地温及冻融层厚度改变。已有震害及研究表明，冻融层的变化将影响场地土层的动力特性，对寒区建筑结构的震害有着不可

4、忽视的影响。...............................第2章冻结粉质勃土强度及动力学参数试验研究2.1引言冻土是由土体颗粒、未冻水、冰晶质以及孔隙气体组成的复杂四相体系，研究表明，冻土的静、动力学特性均受其所含冰晶量的多寡以及冰晶与其他组分间胶结力的强弱影响显著。自20世纪30年代H.A.崔托维奇研究不同控制因素对冻土弹性模量影响规律以来，国内外学者对冻土力学特性的研究经过了由冻土静力试验到动力特性试验、由较单一到多类土体介质的研究、由单轴简单力学试验到三轴复杂力学特性试验等阶段的发展，并取得了显著成果，如:Ting

5、J.M.,王丽霞及高志华[195]等研究了在不同土体温度、冻前含水量及围压等试验条件影响下冻土动强度的变化规律;ChaichanavongT,VisionT.S.[20],LiJ.C.、徐学燕、吴志坚及LingX.Z.等分别通过不同试验手段研究了负温、含水量等因素对冻土动力学参数的影响规律;张淑娟[196]在总结前人研究的基础上，研究了冻结砂土及冻结粉质豁土的应力一应变关系，并提出了冻土的E-u非线性力学模型。冻土强度及动力参数试验研究的主要任务是探求静、动载作用下冻土的变形及其力学特性的变化规律，是冻土力学的主要研究内容之一，同时也是

6、定性分析冻土环境中桩基结构动力特性及地震动作用下寒区桥梁工程动力响应的前提和基础。冻土体在静、动荷载作用下力学性能的研究虽己取得较多成果，但少有结合模型试验结构物所处的冻土环境进行研究。基于以上考虑，本章根据冻土静、动力学理论，以北京地铁8号线永泰庄车站基坑粉质茹土为研究对象，主要进行了不同负温及含水量等控制因素影响下冻土的静、动强度及动力参数变化规律的室内试验研究，以便为后续桩一土动力相互作用模型试验设计及相应的数值模拟分析提供参考。本文中，冻土动强度及动力参数试验在中科院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室完成，而冻土的静

7、直剪强度试验在北京交通大学冻上实验室开展。...................................第三章冻土-桩动力相..............493.1引言.......................493.2研制的必..................493.3设计S标......................503.4系统......................503.5动力系统设计..................523.5.1性能参数确定.................523.5.2负载匹配设计..

8、............553.5.3液压系统设计..................563.6模型试验箱设计..................573.6.1设计原则...................