液化场地微型桩基地震响应数值仿真研究

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1、合肥工业大学硕士学位论文液化场地微型桩基地震响应数值仿真研究姓名：韩金平申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：汪明武20071101液化场地微型桩基地震响应数值仿真研究摘要微型桩(Micropile)是一种具有承载力较高、施工便捷、布置形式灵活等特点的新型桩型，广泛地用于筑物改造和加固及纠偏、防洪堤坝和塔基及边坡等加固工程中，但其应用历史短，地震作用下的微型桩工作性状和桩土相互作用机制尚未有统一的认识，特别是建于液化场地中的微型桩抗震性能问题。因此，探讨液化场地中微型桩基的地震响应特征和桩土相互作用机

2、制，对分析地震作用下微型桩的变形性状和破坏机理，以及探索适于液化场地的微型桩抗震设计理论，具有深远的学科意义和广阔的工程实践应用价值。论文基于多重剪切机构塑性模型的FlipGenCN有限元分析软件，构建了三个不同倾斜度桩基数值仿真模型，探讨液化场地微型桩在自重条件和地震作用下的工作性状，并对比分析了不同边界条件下土体加速度、桩身加速度、桩头水平位移、桩身弯矩和土体孔隙水压力的变化规律，探索了不同边界条件和不同输入波下，桩土相互作用机制。研究得出：1)自重条件下，微型桩的最大弯矩分别出现在距桩头和桩底约1／

3、5桩长处。2)地震作用下，微型桩桩身弯矩最大值出现在距桩头约1／3桩长处。不同倾角的微型桩模型在正弦波和地震波作用下的变化规律不同。桩头水平位移随着微型桩的倾斜度增大而减小。3)土体加速度自地下向地表衰减，桩身加速度自桩端沿着桩身衰减，最后在桩头放大。4)桩外可液化土层中超孔隙水压力增长幅度较桩间土的大，桩头和桩端的桩土位移差较桩中部大，土体破坏主要发生在桩顶和桩底附近。5)侧向粘性边界条件同侧向铰接边界条件相比，具有加速度变化幅度和桩头水平位移较大，但桩土位移差和桩身弯矩较小等特点。研究结果和有关结论为

4、微型桩基础的抗震设计提供理论依据和参考。关键词：微型桩桩土相互作用液化超孔隙水压力有效应力NumericalSimulationExperimentsofSeismicResponsesofMicropileFoundationsinLiquefiableSoilsAbstractThemicropile，whichisofhigherbearingcapacity,convenientconstructionandeasilyarrangement，isanewtypepile．Recently,itw

5、aswidelyusedtoreinforceorremodelorrectifythestructure，andthedamandthefoundationoftoweraroundtheworld．Buttheapplicationhistoryofmicropileisshort，andthepile-soilinteractionismuchcomplicated．Thereisnoanidenticalissueforseismicdesignofmicropiles，especiallythe

6、seismicdesignofmieropileinliquefiablesoils．Consequently,theresearchonnumericalsimulationexperimentsofseismicresponsesofmicropilefoundationsinliquefiablesoilsisgreatimportant．BasedontheeffectivestressanalysisprogramFlipGenCN，threenumericalsimulationmodelsi

7、nwhichtheinclinationdegreeofmicropileare0。，15。，25。，respectively,wereconstructedtoinvestigatetheperformancesofmicropileinliquefiablesoilssubjectedtoseismicloadingandself-weightloading．Theprinciplesofaccelerationsofgroundandpile，thelateraldisplacements，theb

8、endingmomentsofthepileandtheexpressporewaterpressureinthegroundwithdifferentboundaryconditionsarcdiscussed．Moreover,thepile—soilinteractionmechanismisfurtherinvestigated．Someinterestingresultsarereachedasshowninthef