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可液化场地下盾构扩挖地铁车站结构地震破坏机制振动台试验

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岩石力学与工程学报 2017年第8期36卷 2018-2030页

作者：安军海陶连金王焕杰李积栋北京工业大学城市与工程安全减灾省部共建教育部重点实验室北京100124 北京城市交通协同创新中心北京100124 中国建筑工程总公司技术中心北京101300

开展近远场水平地震动作用下可液化地层中盾构扩挖地铁车站结构振动台试验,分析模型地基土层的侧向变形、孔压比、加速度、宏观现象和动土压力以及结构的加速度、应变等物理量。研究结果表明,可液化模型地基在激振时经历先震密而后上浮... 详细信息

开展近远场水平地震动作用下可液化地层中盾构扩挖地铁车站结构振动台试验,分析模型地基土层的侧向变形、孔压比、加速度、宏观现象和动土压力以及结构的加速度、应变等物理量。研究结果表明,可液化模型地基在激振时经历先震密而后上浮的物理过程,震后有明显的喷砂冒水现象;地基土层侧向发生的是剪切型变形,其左摆与右摆过程中的峰值位移出现明显的不对称现象;小震时,模型地基中的加速度放大系数从下部到表层逐渐增大,中震及大震时,表现出先减小后增大的趋势;地震波沿模型地基向上传播的过程中,出现明显的高频滤波、低频放大的现象;可液化地基的孔压在地震作用下经历"急增长、慢消散"的变化过程;地下结构的存在对其周围地基孔隙水压力的增长(砂土液化)有明显的抑制作用。随着输入地震动强度的增加,动土压力明显增大,地下结构上、下方的土压力差值是结构发生液化上浮的内因,结构本身在强震过程中逐渐从弹性状态向弹塑性转化;液化场地条件下的结构侧方动土压力有随着埋置深度的增加而增加的趋势;可液化场地条件下盾构扩挖地铁车站结构的地震破坏机制是:中柱率先发生剪压破坏,而后是隧道开口部位与拱肩破坏,随后是侧墙与顶板的连接部位受拉破坏,最终形成机构而发生倒塌。

关键词：隧道工程可液化场地振动台试验震害机制盾构法地铁车站石膏模型

可液化场地地铁车站结构地震破坏特性振动台试验研究

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建筑结构学报 2012年第1期33卷 128-137页

作者：陈国兴左熹王志华杜修力周恩全南京工业大学岩土工程研究所江苏南京210009 北京工业大学建筑工程学院北京100022

模拟大震主、余震地震动作用,开展了石膏模型的三层三跨地铁地下车站结构地震破坏特性的振动台试验,测试与分析了可液化地基土的加速度、振动孔压、地表震陷和模型车站结构的加速度、水平向相对位移、应变、侧墙动土压力反应及其空间效... 详细信息

模拟大震主、余震地震动作用,开展了石膏模型的三层三跨地铁地下车站结构地震破坏特性的振动台试验,测试与分析了可液化地基土的加速度、振动孔压、地表震陷和模型车站结构的加速度、水平向相对位移、应变、侧墙动土压力反应及其空间效应,再现了喷水冒砂、地表裂缝、震陷及模型车站结构上浮、构件裂缝及局部破损等宏观震害现象。研究结果表明:在主震作用时,地基土液化持续时间长、振动孔压消散趋势不明显,地基土的加速度放大效应降低,液化地基呈现出显著的减震与低频集中效应;余震作用时地基土振动孔压的消散较为明显;模型结构峰值加速度反应沿高度增大,侧墙动土压力反应沿高度呈中间小、两端大的分布模式;模型结构中柱的峰值应变反应最大,且中柱左右两侧的峰值应变与损伤程度沿高度呈S形分布;可液化地基土与模型车站结构的地震反应存在显著的空间效应现象。

关键词：地铁地下车站结构可液化场地地震作用振动台试验破坏特性空间效应

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可液化场地桩基桥梁结构地震响应振动台试验

哈尔滨工业大学学报 2010年第8期42卷 1189-1193,1198页

作者：徐鹏举凌贤长唐亮高霞张勇强胡庆立哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090

实施了可液化场地桩-土-桥梁结构地震相互作用振动台试验,研究桩基桥梁结构地震响应特征.试验再现了自然地震触发场地液化与结构破坏的主要宏观现象.小震输入下,地基动力反应较小,孔压在输入波峰值到达后几秒内达到峰值,并很快进入消散... 详细信息

实施了可液化场地桩-土-桥梁结构地震相互作用振动台试验,研究桩基桥梁结构地震响应特征.试验再现了自然地震触发场地液化与结构破坏的主要宏观现象.小震输入下,地基动力反应较小,孔压在输入波峰值到达后几秒内达到峰值,并很快进入消散阶段,近桩区与远桩区峰值孔压差别很小,砂层上部轻微液化;桩-柱墩表现为弹性动力变形,地基对桩地震反应约束效应较大,桩在砂层中动应变大于粘土层中动应变;由于上覆粘土层对桩的嵌固与墩顶配重惯性力的共同作用,致使桩在上覆粘土层中动应变远大于柱墩动应变.大震输入下,砂层很快全部液化且发生强烈剪切流动,孔压在输入波峰值到达瞬间增大,而后缓慢上升至峰值,消散也很慢,近桩区峰值孔压远大于远桩区峰值孔压;墩顶配重产生较大惯性力作用,加之砂层全部强烈液化使得桩-柱墩动力反应十分强烈,导致桩上部嵌固点发生大幅度上移,且在砂层与上覆粘土层过渡带附近出现大范围破裂、在粘土层中折断.

关键词：可液化场地桩基础桥梁结构地震响应振动台试验

可液化场地桥梁群桩基础地震响应振动台试验研究

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岩土工程学报 2010年第5期32卷 672-680页

作者：唐亮凌贤长徐鹏举高霞王东升哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090 大连海事大学道路与桥梁工程研究所辽宁大连116026

针对上覆黏土层、下部饱和砂层结构的可液化场地条件,采用2×2低承台群桩—独柱墩结构,完成了可液化场地群桩–土–桥梁结构地震相互作用振动台试验。试验表明:在小幅震动阶段孔压仅有少量积累,孔压积累主要发生在强烈振动段;孔压随震... 详细信息

针对上覆黏土层、下部饱和砂层结构的可液化场地条件,采用2×2低承台群桩—独柱墩结构,完成了可液化场地群桩–土–桥梁结构地震相互作用振动台试验。试验表明:在小幅震动阶段孔压仅有少量积累,孔压积累主要发生在强烈振动段;孔压随震动幅值增大、持时延长而变得更高;最强烈液化作用滞后于峰值加速度时刻。砂层加速度反应受场地液化影响较大;随着砂层液化的发展,土层位移峰值时刻与输入地震波峰值时刻、土层加速度峰值时刻之间表现出明显的时滞特征,而土层位移对桩的弯矩反应起着越来越明显的作用,且液化砂层位移对桩土相互作用力影响效应已凸显;完全液化砂层的承载力并未全部丧失;无论砂层液化与否,桩与砂层加速度反应规律保持一致;地震中土层分界附近桩的加速度、弯矩出现突变。振动台试验无疑为可液化场地桥梁群桩抗震性能研究提供必要铺垫。

关键词：可液化场地地震反应桥梁低承台群桩基振动台试验

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可液化场地高桩桥梁振动台模型试验研究

工程力学 2020年第S01期37卷 168-171页

作者：徐丹杜春波王涛 Mohanty Piyush 中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室哈尔滨150080 萨里大学土木与环境工程系吉尔福德GU27XH英国

高桩桥梁受地震影响较大,特别是在可液化场地,以唐山地震中倒塌的胜利桥为原型,进行1∶14.44缩尺模型振动台试验。通过连续的白噪声信号,获得桩自振频率的变化,从而研究可液化场地高桩桥梁的倒塌机制。结果表明,振动台试验可以很好地再... 详细信息

高桩桥梁受地震影响较大,特别是在可液化场地,以唐山地震中倒塌的胜利桥为原型,进行1∶14.44缩尺模型振动台试验。通过连续的白噪声信号,获得桩自振频率的变化,从而研究可液化场地高桩桥梁的倒塌机制。结果表明,振动台试验可以很好地再现液化宏观现象,随着液化深度的加深,桩自振频率不断减小,从而导致桩顶位移增大,进而可能导致桥梁破坏甚至倒塌。

关键词：高桩桥梁缩尺模型可液化场地自振频率振动台试验

可液化场地地震振动孔隙水压力增长研究的大型振动台试验及其数值模拟

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岩石力学与工程学报 2006年第z2期25卷 3998-4003页

作者：凌贤长唐亮于恩庆哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090

基于数值模拟基本假设,运用有效应力原理以及振动孔隙水压力增长经验模式,采用应力循环孔压增量计算方法,直接针对非自由可液化场地基地震反应的大型振动台试验建立数值计算模型,并据此进行可液化场地基孔压动力增长数值模拟。数值模拟... 详细信息

基于数值模拟基本假设,运用有效应力原理以及振动孔隙水压力增长经验模式,采用应力循环孔压增量计算方法,直接针对非自由可液化场地基地震反应的大型振动台试验建立数值计算模型,并据此进行可液化场地基孔压动力增长数值模拟。数值模拟结果表明:分别在0.15g和0.50g El Centro波输入下,孔压在13 s之前无明显变化,至13 s瞬时增长,20 s左右达到最大值,并且自下而上峰期孔压比逐步增大;其中0.5g El Centro波输入下整个土层达到全部液化的孔压比,而0.15g El Centro波输入下仅上部土层具有局部液化的孔压比。同时由数值模拟结果可发现:由于桩-土动力相互作用,致使近桩区孔压较远桩区孔压高且在桩周附近形成一定孔压梯度,但对孔压增长趋势无太大影响;数值模拟获得的地基振动孔隙水压力增长规律与试验记录基本保持一致。总的来讲,这种孔压动力增长的数值模拟方法,在强震输入下基本能够刻画土层中孔压的动力增长过程,而弱震输入下的计算误差较明显。

关键词：土力学可液化场地地基地震反应大型振动台试验孔压动力增长数值模拟

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可液化场地碎石桩复合地基地震动力响应分析

岩土力学 2019年第6期40卷 2443-2455页

作者：邹佑学王睿张建民清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 清华大学城市轨道交通绿色与安全建造技术国家工程实验室北京100084 清华大学土木水利学院北京100084

采用砂土液化大变形弹塑性本构模型分析可液化砂土,采用模量随应力与应变变化的等效非线性模型增量形式分析碎石桩,应用FLAC3D有限差分软件对地震动力作用下可液化场地碎石桩复合地基进行三维动力响应分析。模拟分析了在地震作用下碎石... 详细信息

采用砂土液化大变形弹塑性本构模型分析可液化砂土,采用模量随应力与应变变化的等效非线性模型增量形式分析碎石桩,应用FLAC3D有限差分软件对地震动力作用下可液化场地碎石桩复合地基进行三维动力响应分析。模拟分析了在地震作用下碎石桩刚度效应和排水效应对加固处理可液化场地的抗液化效果,从初始小变形到液化后大变形的变形发展,超静孔压累积与消散,及桩与土的变形与应力分配变化等。结果表明,所用模型与方法可合理描述可液化场地碎石桩复合地基在地震作用下场地的动力响应特性和抗液化效果;在地震作用下可液化场地中桩周土体与碎石桩体的竖向应力与水平向剪切应力向碎石桩体集中,竖向有效应力比可降至约1/6~1/3;桩周土体与桩体为非协调变形,剪应变比可达7~10;碎石桩抗液化影响范围约为2.5~3倍桩径,对超过3.5倍桩径范围影响较小;碎石桩与砂土渗透系数比大于100时对降低砂土中超静孔隙水压影响明显;碎石桩对场地的加密效应可显著降低超静孔隙水压力,而碎石桩刚度则对超静孔隙水压力变动影响较小,但有助于减低地面加速度响应峰值。

关键词：动力响应可液化场地碎石桩复合地基 FLAC3D

可液化场地桥梁群桩-独柱墩结构地震反应振动台试验研究

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土木工程学报 2009年第11期42卷 102-108页

作者：唐亮凌贤长徐鹏举高霞王东升哈尔滨工业大学黑龙江哈尔滨150090 大连海事大学辽宁大连116026

针对两种土层结构的可液化场地条件,采用2×2低承台群桩-独柱墩结构形式,完成了两个试验体的群桩-独柱墩结构地震反应振动台试验,很好地再现了自然地震触发场地液化及结构反应的各种宏观现象。结果表明,桩的最大加速度反应位置与地层结... 详细信息

针对两种土层结构的可液化场地条件,采用2×2低承台群桩-独柱墩结构形式,完成了两个试验体的群桩-独柱墩结构地震反应振动台试验,很好地再现了自然地震触发场地液化及结构反应的各种宏观现象。结果表明,桩的最大加速度反应位置与地层结构关系密切且随场地液化发展而不断变化;低承台条件下,三层土场地较二层土场地对墩顶的加速度反应放大作用更显著;场地液化过程中,承台附近或液化与非液化土层分界处桩发生最大或较大动应变;低承台下,二层土场地中柱墩反应较小、桩反应较强,三层土场地中柱墩反应较强。

关键词：可液化场地低承台群桩一独柱墩结构桥梁地震反应振动台试验

可液化场地上三拱立柱式地铁地下车站结构地震反应特性振动台试验研究

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岩土力学 2015年第7期36卷 1899-1914页

作者：陈苏陈国兴戚承志杜修力王志华中国地震局地球物理研究所北京100081 南京工业大学岩土工程研究所江苏南京210009 江苏省土木工程防震技术研究中心江苏南京210009 北京建筑大学土木与交通工程学院北京100044 北京工业大学建筑工程学院北京100022

开展了近、远场地震动作用下可液化场地上三拱立柱式地铁地下车站结构大型振动台模型试验。分析了模型地基的加速度、孔压、地表震陷及模型结构的加速度、应变。结果表明：模型地基的孔压累积经历了缓发展、急增长两个阶段;模型地基的... 详细信息

开展了近、远场地震动作用下可液化场地上三拱立柱式地铁地下车站结构大型振动台模型试验。分析了模型地基的加速度、孔压、地表震陷及模型结构的加速度、应变。结果表明：模型地基的孔压累积经历了缓发展、急增长两个阶段;模型地基的加速度Arias强度释放时刻与孔压急增长阶段的起点时刻相对应,加速度Arias强度峰值较大的工况,模型地基孔压比峰值也较大;模型地基孔压场分布呈现出小震时模型结构底部液化程度较低、大震时场地底部液化程度较低的现象。强地震动作用下,模型结构发生了显著的上浮;模型地基、模型结构均表现出对低频相对发育的地震动反应更为强烈的现象。强震作用下,浅层可液化土在循环流动过程中发生了由于剪切刚度瞬态突增而导致峰值加速度瞬时急增的现象。模型结构中柱为此类型车站的最不利构件,附拱在与竖向成±（30°-60°）区域内应变反应较大,中庭上拱在45°位置处应变反应较大;随着模型结构拉应变幅值的增加,模型结构自振频率不断衰减。主观测面测点和次观测面测点的拉应变幅值均存在不同程度的差异,模型结构的应变反应存在空间效应。

关键词：振动台模型试验可液化场地三拱立柱式地铁地下车站结构地震损伤机制