可液化地基中超长桩-土-桥梁结构抗震性能分析

摘要

桩基在历次强、大地震中均出现大量破坏现象。由于破坏的隐蔽性，桩基灾后维修工作极为复杂且耗资巨大。对地震作用下超长桩-土-桥梁结构动力相互作用进行研究具有重要的学术意义和工程实用价值。 在对桩-土-结构相互作用的理论研究现状，桩基震害及其破坏机制等进行系统总结的基础上，对目前超长桩-土-桥梁结构动力相互作用的理论研究与实际运用之间存在的问题，主要开展了以下几个方面的研究： ①利用单桩-土-结构动力相互作用的模型及分析方法，探讨了动力影响深度与桩长的关系，并对有限长桩、超长桩及无限长桩在水平简谐荷载作用下的动力响应进行研究，为超长桩的简化计算提供理论依据。 ②以液化场地桩-土-桥梁结构振动台模型试验为基础，建立有限元数值模型。并通过调整桩土材料参数、桩土界面参数、边界条件及地震波形式等实现振动台试验的计算机模拟分析。 ④探讨判断有限元模型液化的判断标准。除直接引用液化估算经验公式外，可考虑采用近似孔压比来进行判断。通过设置两个工况数值分析的总应力之差来实现。 ④针对强震区的桥梁桩基，建立超长桩-土-桥梁结构相互作用的有限元模型，进行有限元静力分析，将分析所得的桩顶水平位移和竖向位移与试验测得的相应值进行比较，以判断有限元模型的正确性。建立考虑桥梁上部结构与不考虑桥梁上部结构时的有限元模型，分析两者的区别，提出相关结论。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1选题背景及问题的提出

1.2桩-土-结构动力相互作用的理论研究现状

1.2.1国外的研究现状

1.2.2我国的研究现状

1.3桩基震害及其破坏机制

1.3.1地裂引起桩基破坏

1.3.2地震力引起桩基破坏

1.3.3软土地基上摩擦桩基础震害

1.3.4液化引起桩基震害

1.4本文的研究目的、内容及方法

1.4.1本文研究目的

1.4.2本文研究内容

1.4.3本文研究方法

第二章超长桩—土—结构动力相互作用的分析模型及方法

2.1单桩—土—结构动力相互作用模型及分析方法

2.1.1简化分析方法及相应模型(即近似分析方法及相应模型)

2.1.2数值分析方法及相应模型

2.2水平荷载作用下超长单桩动力反应分析

2.2.1水平荷载作用下动力影响深度的确定方法

2.2.2水平荷载作用下桩周土弹簧刚度系数及阻尼系数的确定方法

2.2.3基于动力Winkler模型求解水平荷载下超长单桩动力反应

2.3本章小结

第三章桩—土—结构动力相互作用有限元分析理论

3.1有限元方法简介

3.1.1有限元方法的适用范围

3.1.2有限元方法的主要特点和优越性

3.1.3有限元方法的分析步骤

3.2桩土相互作用的空间数值模型

3.2.1场地土的非线性本构模型

3.2.2空间模型单元

3.2.3动力方程及其求解方法

3.3本章小结

第四章液化场地桩—土—桥梁结构模型试验及有限元分析

4.1液化场地桩—土—桥梁结构模型试验简介

4.1.1自由场地液化1∶10模型振动台试验

4.1.2非自由场地液化1∶10模型振动台试验

4.2有限元软件的自由场地震反应分析

4.2.1自由场有限元模型的建立

4.2.2自由场地液化前、后计算结果及其与试验数据的对比分析

4.3非自由场(桩—土—结构相互作用体系场地)地震反应分析

4.3.1非自由场有限元模型的建立

4.3.2非自由场地液化前、后计算结果及与试验数据的对比分析

4.4本章小结

第五章强震区超长桩—土—桥梁结构动力相互作用的研究

5.1有限元模拟桩—土—桥梁结构动力分析方法的引入

5.1.1有限元模拟非自由场振动台模型试验总结

5.1.2有限元模拟超长桩—土—桥梁结构动力相互作用的注意

5.2云南昆安高速公路桥超长桩—土相互作用有限元分析

5.2.1云南昆安公路桥梁超长桩介绍

5.2.2云南昆安高速公路超长桩静载试验有限元模型

5.2.3超长桩—土相互作用有限元静力分析及其与试验的对比

5.2.4超长桩—土动力相互作用的有限元模型

5.3超长桩—土—桥梁结构的抗震性能分析

5.3.1超长桩—土—桥梁结构的有限元模型

5.3.2超长桩—土—桥梁结构有限元动力分析结果

5.4本章小结

第六章结论与展望

6.1本文主要结论

6.2需要进一步研究的问题

致谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果