基于π定理推导的桩基最大地震附加弯矩计算公式-论文.pdf

《基于π定理推导的桩基最大地震附加弯矩计算公式-论文.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第53卷第4期厦门大学学报(自然科学版)V01．53NO．42O14年7月JournalofXiamenUniversity(NaturalScience)Ju1．2O14基于万定理推导的桩基最大地震附加弯矩计算公式马亢，陈东霞，牛富生，孙庆(1．厦门大学建筑与土木工程学院，福建厦门361005；2．同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海200092)摘要：基于对地震作用下黏性土中桩基与土动力相互作用机理的认识，从工程应用角度出发，采用量纲分析方法(定理)，在考虑影响桩基弯矩最广泛因素的基础上，提出了6个无量纲式，并以此分析确定的半解析公式，

2、它能对均质土体中的桩基(桩头固结)在地震作用下产生的最大弯矩进行较为准确地计算预测．结果表明，该结果与文献提供的设计图表相符，这可为实际桩基工程抗震设计提供参考．关键词：地震；桩基；最大弯矩；定理；工程设计图表中图分类号：Tu47文献标志码：A文章编号：0438—0479(2014)04—0514—06建筑物(含基底桩基)建造完成后，桩基即承担一批有意义的成果，但绝大多数仍集中于针对上部结构定的从上部结构传递来的竖向荷载．它是桩体几何设的动力分析上(如桥体结构、建筑结构等)，均忽视了计和配筋的主要依据，与地震峰值加速度(PGA)、上桩基本身的抗震研

3、究，这对低层较轻的上部结构可能部结构传至桩基的荷载水平、桩身N／强度、地基土性影响不大，但对高层高重结构，地震时桩基与地基土等因素密切相关，准确确定桩基最大弯矩及分布特征的相互作用强烈，桩基自身的安全稳定性也是一个须对桩基抗震设计尤为关键且必要．重点关注的问题，并有待进一步规范．目前，在国内外诸多设计规范中仍未有统一明确作者在既往研究中[6]对黏性土中桩基震害破坏的桩基抗震设计图表或计算依据，如我国的《建筑桩机制及桩一土动力相互作用机理已作较为深入地探讨，基技术规范》(TGJ94-2008)、《建筑抗震设计规范》并获得一定认识．文献[6]通过离心机

4、地震模型试验得(GB50011～2010)等，以及国外某些专业规范：如U—出：地震下桩一土间动力相互作用迫使桩基产生地震附niformBuildingCode(ICBO-1997)、Eurocode加弯矩，一定情况下(如桩基承受上部结构较重、地震(EN一1998)、IndianSeismicCode(IS1893-2oo2)等强度较大时)将十分显著，在桩基配筋时须另计考虑；均未有严格意义上专门的桩基抗震计算规定．桩基抗更因两者动力相互作用致使基础与土表运动的非一震设计很大程度上仍采用拟静力法(如动力系数法，致性，两者在加速度时程、反应谱特征、周期及

5、放大效取静力最大设计弯矩的l_1倍作保守设计)、简化数应等方面均存在显著差异，传统结构抗震设计中采用理模型计算和其他各类地震复核方法_】。；或者专门自由场土表的地震动参数直接作为基底参数是不严针对存在液化土层中的桩基，通过折减承载力或控制谨的；文献[72对两组刚度(EI)差异显著的桩基(EI最液化侧扩地基变形等做法作保守设计[4-5]．显然，这些大相差10．5倍，以刚性桩和柔性桩区分之)开展的离做法都是不严谨的，缺乏科学性，以致地震中桩基损心机地震模型试验及工程模拟的有限元软件毁现象屡见不鲜，在实际桩基抗震设计时也不经济．至ABAQus计算得出：桩

6、头固定的桩基，其最大弯矩发今，关于桩一土动力相互作用的研究很多，也出现了一生于桩筏联结处；对于柔性桩，地震中周围土体对桩基主要为约束效应，致使桩基某个深度以下弯矩很小，可忽略不计；对于刚性桩，土体对桩基主要是施加附加惯性力作用，致使基础周期明显高于自由场土收稿日期：2013—10—23基金项目：国家自然科学基金(51209180)；国家博士后科学基金体，从而桩体在较深处弯矩仍十分显著．文献[8]通过(20l2M511137)研发黏土在地震作用下的软化降强本构模型，并串联通信作者：dongxiachen@xmu．edu．cn至ABAQus程序而计算得

7、到的桩基弯矩规律，与试第4期马亢等：基于定理推导的桩基最大地震附加弯矩计算公式验结果基本一致．本文将以此3篇文献中既得成果及的数目r(一—m)．本文将以此为理论基础，对既往研大量原始弯矩数据为基础(见表1示)，继续作深入研究中取得的大量原始数据作进一步分析归纳，即导出究，对实际桩基工程中最大地震附加弯矩的设计及计桩基最大地震弯矩计算公式．算提出判据，以为工程设计施工时借鉴、采用．2万式的确定1万定理2．1研究问题人们在研究某一自然现象时，目标是希望能将其对于桩基地震弯矩的研究，以Nikolaou[为代表本质过程表达为一种定量的函数关系：的研究者作了

8、较好的工作．Nikolaou通过对长细比为f(xl，’2，⋯，)==0，(1)20和4O的两类桩基开展的数值计算及数学分析