双向地震作用对可液化倾斜场地-桩基-结构地震响应的影响研究

摘要

为研究水平竖向双向地震作用对倾斜液化场地-桩基-结构体系地震响应的影响,基于Biot多孔介质理论,将饱和砂土模拟为固液完全耦合的两相介质,采用多屈服面塑性本构模型模拟饱和砂土的地震响应,在OpenSees软件中建立了可液化倾斜场地-桩基-桥梁结构体系有限元模型,并与已经完成的液化倾斜场地-群桩基础-上部结构体系大型振动台试验结果进行对比,验证了数值模型的可靠性。在此基础上,建立了典型液化倾斜场地-桩基-桥梁结构体系的数值模型,探讨了水平单向和水平竖向双向地震作用下体系的地震响应规律。结果表明:相比水平单一方向地震输入,水平竖向地震耦合作用时,可液化土的孔隙水压力震荡强烈,可液化层土体的侧向永久位移明显增加,尤其是在饱和砂土中上层的位置;水平竖向双向地震作用下,桩的破坏更显著且易损伤位置增多,桩基峰值曲率最大可增加128%,可液化层中部的桩身侧向位移增加约30%;此外,增加桩的配筋率可以有效限制土体侧向位移从而降低桩的破坏程度;竖向地震作用增大了上部结构的惯性效应,使得桥墩墩底峰值曲率增大约100%,加剧了桥墩墩底的损伤程度。因此,在液化倾斜场地中桩基础的抗震设计时应考虑竖向地震作用的影响。