饱和砂土振动液化过程中桩的响应试验与数值模拟研究

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1、天津大学硕士学位论文饱和砂土振动液化过程中桩的响应试验与数值模拟研究姓名：孟庆娟申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：王建华20090601摘要目前，国内外对液化后的桩土作用关系已有一些定量研究，但是对于饱和砂土振动液化过程中的桩土响应问题研究较少。本文通过振动台模型试验，对饱和砂土振动液化过程中桩的响应问题进行了研究。具体内容如下：首先，通过饱和砂土与桩相互作用的振动台模型试验，测得了饱和砂土振动液化过程中的孔隙水压力，台面和桩顶加速度，桩身应变。利用数值积分的方法对台面和桩顶加速度时程进行两次数值积分得到位移时程。拟静力法计算中的桩顶位移与模型试验中的桩顶相对位移即桩顶绝对

2、位移与振动台台面位移之差对应。其次，确定饱和弱化土层p-y曲线参数：弱化土层水平极限抗力和土反力模量系数。依据土层液化过程中土强度与土层水平极限抗力的关系，根据模型试验结果反分析土层的实际强度，据此确定了用于计算实际弱化土强度的残余孔压折减系数，进而确定饱和弱化土层的水平极限抗力。土反力模量系数的确定主要通过反分析的计算方法和文献E20]中给出的三维有限元计算结果综合分析得到。最后，利用拟静力计算方法，应用Winkler地基梁模型，计算振动液化过程中不同弱化状态土层中桩身的弯矩分布及桩项位移，同时与模型试验得到的结果进行对比分析。通过对本文模型试验结果以及文献[29]中大型振动台模

3、型试验结果的计算分析得出结论：当对桩顶惯性力进行0．6倍的折减时，应用饱和弱化土层p-y关系可以较好模拟饱和砂土振动液化过程中具有某一残余孔压时的桩土反应。关键词：振动台模型试验振动液化拟静力法桩土反应ABSTRACTAtpresent，bothathomeandabroadsomeresearchesweredoneontherelationshipbetweenthesaturatedliquefiedsandandpile．However，theresearchonpile—soilresponseduringtheprocessofliquefactionofsaturat

4、edsandhasbeenless．Inthispapershakingtablemodeltestshavebeendonetostudytheresponseofpileduringtheprocessofliquefactionofsaturatedsand,thespecificcontentsasfollows：Firstly，porewaterpressure，surfaceandpiletipaccelerationandpilestrainwereobtainedthroughthesaturatedsandandpileinteractionshakingtabl

5、emodel．Inordertoobtainthetime—curveofdisplacement，numericalintegrationhasbeendonetwotimestoaccelerationtimecourse．Accordingtothetheoryofrelativemotion，thepiletipdisplacementinpseudostaticmethodisthevalueofabsolutedisplacementofpiletipminusthedisplacementoftablesurface．Secondly，thep-ycurveofde野

6、adedsoilparameters：theultimatelateralresistancesofdegradedsaturatedsandandthereactionmoduluscoefficientofsoilweredetermined．Basedontherelationshipbetweenthesoilstrengthandthesoilultimatelateralresistancesandthemodeltestsresults，backcalculatedthereallysoilstrengthtodeterminetheporepressurereduc

7、tionfactor，thentheultimatelateralresistancesofdegradedsaturatedsoilcallbedetermined．Basedonmodeltests，usingbackanalysismethod．themodulusofsoilreactioncoefficientwasdetermined．Thereactionmoduluscoefficientofsoilwascomprehensiveanalyzedfr