液化场地上群桩基础的抗震竖向承载力分析

《液化场地上群桩基础的抗震竖向承载力分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、液化场地上群桩基础的抗震竖向承载力分析摘要：通过室内振动台实验对液化场地上的三种不同桩间距低承台群桩基础的模拟对比，得到在承担上部结构载荷条件下，桩-土-承台受到水平地震作用，桩体的竖向承载力在震前、震后的发展规律。利用岩土专业软件midas-gts,对室内试验进行数值模拟，将数值模拟的结果与实验结果对比，二者互相检核，发现桩间距的大小对不同位置的桩体的影响不同，中桩的竖向承载力随间距减小而增大，边桩和角桩则呈相反规律。同时，承台效应随桩间距的增大也呈现一定减小趋势。关键词：群桩基础液化场地桩间距振动

2、台液化场地上群桩基础的抗震竖向承载力分析摘要：通过室内振动台实验对液化场地上的三种不同桩间距低承台群桩基础的模拟对比，得到在承担上部结构载荷条件下，桩-土-承台受到水平地震作用，桩体的竖向承载力在震前、震后的发展规律。利用岩土专业软件midas-gts,对室内试验进行数值模拟，将数值模拟的结果与实验结果对比，二者互相检核，发现桩间距的大小对不同位置的桩体的影响不同，中桩的竖向承载力随间距减小而增大，边桩和角桩则呈相反规律。同时，承台效应随桩间距的增大也呈现一定减小趋势。关键词：群桩基础液化场地桩间距振

3、动台有限单元法引言桩基础是深基础中比较常见的一种形式，能够很好的适应各种地质条件和载荷状况，其具有承载力高、稳定性好、沉降比较稳定和抗震性能比较好的特点。在比较高的建筑物、重型厂房、港口、码头和海上石油平台等的基础之中的到了广泛应用，随着我国的城市化步伐的快速提高，在地质条件比较薄弱的场地进行建设活动也是越来越多。液化场地是常见的薄弱地基，在液化场地用桩基础作为建筑物或者结构物的基础是常见的措施。在地震记载中，液化场地桩基础的破坏现象比较明显，而且破坏的类型也不尽相同。尤其是在近些年，几次大地震中，在

4、液化场地桩基础的破坏现象比较突出，尤其是对摩擦型桩基础。目前，国内外的规范中，对液化土中的桩基础设计大都采用的是简化设计方法[10-11]，而没有一种相对精确的设计方法。因此，液化土中桩基的抗震设计研究[2-8]成为国内外研究的热点。目前的许多在该方面的研究主要在水平方向的的桩-土响应机理上，对于地震过程中桩基础的竖向受力机理研究比较少，在地震中发生倾斜、不均匀沉降等工程事故的建筑物或者构筑物都是有与竖向桩体的竖向承载力变化较大或者是桩体布置的不合理而造成。本文通过动力三维有限元法利用专业岩土有限元软

5、件mida-gts对振动台试验进行数值模拟得到结果互相检核，从而对地震过程中摩擦型桩基础的竖向受力进行研究，通过改变群桩的间距来分析群桩中桩体的竖向受力变化规律，以及分析群桩中不同位置桩体在抗震性能方面的不同特性。一、分析模型及方法（一）土体本构和单元类型动力有限元分析中，本构关系的选择不仅反应了土体的应力-应变关系，是否接近实际情况，而且决定运算速度和计算结果的精确性，尤其在振动台试验中，对土体的模拟更是决定模拟的有效性和合理性。本文数值模拟中的土体采用邓肯-张理论中的非线性岩土本构关系[1]。在邓

6、肯-张模型中，剪切应力与轴向应变呈双曲线形状。屈服准则为采用：式1.1-1其中，为内摩擦角；rf是破坏比，c为粘聚力。在有限元模型土层的参数（表1.1-1）：（二）边界条件对于地震动力作用,需要模拟能量在地震过程中向远处散逸,受计算条件的限制需要从半无限土体介质中切取有限介质区域，因此在切取的边界上建立人工边界模拟连续介质的辐射阻尼，模型中采用lysmer透射边界单元，即由相互平行的弹簧和阻尼器组成的2节点kelvin单元，传递到边界上的法向应力和剪切应力为：（三）桩-土接触模型中土体和桩体之间为不同

7、材料其刚度相差较大，为了模拟的结合实际情况，需要设置滑动的接触（goodman）单元，将桩取为目标面,土体作为接触面,在土与桩上相应生成目标单元与接触单元,并将接触面与目标面上的对应节点力分解为法向力和切向力：二、模型的检验为了检验模型的模拟的有效性和合理性，将数值模型相应位置的时程受力与振动台模型进行对比，振动台试验采用太原理工大学重点实验室工程力学中心的dc-2200-26电动振动试验系统（振动台），额定激振力为21.56kn，额定加速度为980m/s2，额定位移为51mm，额定频率范围5～300

8、0hz。模型桩采用直径为0.03m长为0.6m的水泥桩，桩布置方式为3×3矩阵排列(编号按图2.1-1分布依次为:1、2、3、4、5、6、7、8、9)，承台采用2.6cm厚的方形（0.3m×0.3m）钢板。模型分为上、下两层土，上层为级配比较均匀的河沙组成，天然密度1.88g/cm3，砂土的干密度1.45g/cm3，饱和度90%，砂的相对密实度为37%，土层的剪切波速约为60m/s，层厚为0.5m,下层为持力层厚度为0.3m；输入的地震波为正弦谐振波（加