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1、第40卷第3期力学进展Vol.40No.32010年5月25日ADVANCESINMECHANICSMay25,2010液化场地桩基侧向响应分析中p-y曲线模型研究进展*凌贤长唐亮y哈尔滨工业大学土木工程学院,哈尔滨150090摘要采用非线性Winkler地基梁模型分析侧向液化土-桩相互作用所面临的首要难题是液化土p-y曲线的确定.因此较全面地阐述了液化土p-y曲线模型的国内外研究历史、现状与重要成果,对获得液化土p-y曲线不同试验手段的典型试验作一简明分析,并概括了桩基侧向响应分析中常用的液化土p-y曲线.液化土p-y曲线的模型研究国外已
2、取得不少很有价值的科研成果并开始用于桩基设计中,而国内才刚刚起步且以试验研究为主,基于这个事实,提出了对曲线模型研究的若干建议与认识,为曲线模型研究提供一些技术思路.液化土p-y曲线模型研究水平的提升将推动我国发展基于变形的液化场地桩基桥梁抗震设计方法.关键词p-y曲线,液化,侧向液化土-桩相互作用,地震1引言将土的非线性特征很好地嵌入到相互作用体系中,因而广泛用于实际工程中[11].侧向桩-土相互作[1]用通过非线性的p-y曲线模拟来获取,p为单位桩桩基广泛应用于桥梁工程中.桥梁地基多长受到的侧向土反力,y为桩的侧向位移.本文将数为可液化
3、砂土层,极易发生地震液化而丧失强针对液化场地桩基侧向响应分析中的p-y曲线模度和承载力,桩周土强度与刚度对桩基分析与设[2;3]型研究进展作一较系统的阐述.计影响极其明显.如今,非液化土强度与刚度的定量研究已较深入,但是针对液化土强度与2研究历史沿革与现状刚度的研究稍显不足[3;4].因此,液化土强度与刚度、液化土-桩相互作用问题成为当前岩土地震过去30年,国际上桩-土相互作用p-y曲线已工程与工程抗震研究的热点[2;4»6].有较长研究历史且在桥梁工程、海洋工程中一度地震振动、场地失效引起桩基震害主要表现获得较多应用[11;12].195
4、8年,MClelland和Focht为桩基受到附加侧向载荷作用[3;7»9].因此,液化首次引入且实测土的p-y曲线[13].1970年,Mat-场地桩基侧向响应分析也受到工程界的重视.事lock等最早提出非线性Winkler地基梁模型法(p-y实上,不同的桩基设计方法主要通过模拟桩-土相曲线法)[14].之后,国内外对常规土的静力p-y曲线互作用实现[10],应用最广泛的桩-土相互作用分进行了较多研究[12»16],并获得黏土和砂土的p-y析模型为非线性Winkler地基梁模型;该模型可避曲线.Matlock和Reese理论奠定了非液化土
5、p-y曲开液化土的本构关系选取问题,具有概念清晰、模线的分析基础,并被多国规范采纳,以美国石油学型简单、易于数值实现、计算耗时少等优点,且易会(AmericanPetroleumInstitute,API)规范最具代收稿日期:2008-12-08,修回日期:2010-04-25¤国家自然科学基金重大研究计划项目(90815009),西部交通建设科技项目(2009318000100),教育部留学回国人员科研启动基金和国家自然科学基金(50378031,50178027)项目资助yE-mail:hittl@163.com第3期凌贤长等:液化场地
6、桩基侧向响应分析中p-y曲线模型研究进展251表性[17].关于桩-土相互作用的动力p-y曲线,早修订Abdoun[31]提出的极限平衡法,建议液化土期针对非液化场地条件,通过水平动载试验进行压力为三角形分布以及自由桩端处土压力峰值为实测,一般为桩头加载方式,只能反映地震中上部17.7kN/m2,对桩上最大弯矩与沿桩长弯矩分布的结构对桩的惯性力效应,不能刻画桩-土运动相互预测较建议的液化土压峰值为9.25kN/m2条件作用.目前,针对液化场地条件,国际上一直尝试下预测值要好,并被离心机试验证实;试验中观建立并发展液化土p-y曲线模型,并逐步
7、进行不少察到液化侧扩条件下上部结构的刚度和质量对桩尝试性工作且取得一些有益的成果.简述如下.的属性影响也被随后的研究证实[32;33].据推测,17.7kN/m2的峰值土压力可能是液化土层厚度的桩-土相互作用分析中,非线性Winkler地基梁模型曾获得较多应用[18]函数.然而,Dobry和Abdoun[32]未给出不同液化,如Matlock模型、Novak模型[19]、Nogami模型[20],以及Otani[21],砂土厚度条件下峰值土压力的可能值.Wilson[34]Naggar等[22]和Rojas等[23]改进的非线性Win-为了
8、研究地震作用过程中液化砂土中桩的动力响kler地基梁模型.研究者真正开始关注液化场地桩应问题,在加州大学戴维斯分校完成了不同相对基侧向响应分析中p-y曲线模型问题始于日本道密度液
