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工程力学 2018年第5期35卷 214-222页

作者：熊仲明韦俊陈轩张朝程攀西安建筑科技大学土木工程学院西安710055 苏州科技大学机械工程学院江苏苏州215009

为研究地震作用下跨地裂缝框架结构的破坏机理和地裂缝场地的动力响应规律,以西安地裂缝f4为背景,根据模型相似关系,对跨越地裂缝框架结构进行了缩尺比为1∶15的振动台模型试验。同时采用有限元软件ABAQUS建立了地裂缝场地土和上部结构... 详细信息

为研究地震作用下跨地裂缝框架结构的破坏机理和地裂缝场地的动力响应规律,以西安地裂缝f4为背景,根据模型相似关系,对跨越地裂缝框架结构进行了缩尺比为1∶15的振动台模型试验。同时采用有限元软件ABAQUS建立了地裂缝场地土和上部结构共同作用计算模型。通过计算结果与试验结果的对比,表现出较好的一致性,验证了数值模拟分析方法的可行性。分析结果表明:地裂缝场地对土层加速度有放大效应,在靠近地裂缝的上盘处放大作用最为明显;地裂缝场地对框架结构的动力响应有较大影响,且上盘对结构的影响大于下盘;结构的破坏与地震波的类型和强度有关。研究成果为跨越地裂缝结构设计提供了参考。

关键词：地裂缝振动台相似原理土层加速度层间位移角

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西安地区跨越地裂缝框架结构的振动台模型试验研究

西安地区跨越地裂缝框架结构的振动台模型试验研究

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作者：程攀西安建筑科技大学

学位级别：硕士

西安是遭受地裂缝灾害最为严重的城市之一。地裂缝的出现不仅破坏了场地的完整性,也会对场地内的工程建筑造成破坏。目前规范对地裂缝场地实行空间避让原则,而西安地区许多建筑物已存在跨地裂缝现象,城市建设过程中也必然会遇到建筑物... 详细信息

西安是遭受地裂缝灾害最为严重的城市之一。地裂缝的出现不仅破坏了场地的完整性,也会对场地内的工程建筑造成破坏。目前规范对地裂缝场地实行空间避让原则,而西安地区许多建筑物已存在跨地裂缝现象,城市建设过程中也必然会遇到建筑物不得不跨越地裂缝建设的问题,避让地裂缝场地必然浪费宝贵的土地资源。因此,亟需研究地震作用下跨越地裂缝结构的变形规律以及地裂缝场地的动力响应规律,并对结构采取综合技术措施,使得建筑物跨越地裂缝成为可能,这对西安地区的城市规划和建设有极强的现实意义。本文进行了1:15的跨地裂缝框架结构的振动台模型试验,重点考虑了土体边界条件模拟和模型相似关系,上部结构采用5层混凝土框架结构,下部采用分层土作缝模拟西安地裂缝场地。由试验得出以下结论:（1）层状剪切土箱箱壁内侧设置橡胶薄膜和泡沫塑料板,可以有效地减少土箱的边界效应。（2）地裂缝场地使得框架结构的地震动力响应在上盘区域大于下盘;随着地震工况的逐级施加,结构的自振频率持续下降,结构损伤加剧;加载完成后,地裂缝带变宽,走向发生偏移,同时出现扩展横缝。（3）地裂缝场地对土层加速度有放大效应,该放大系数随着地震动强度的增大而减小,同一层土的最大加速度出现在靠近地裂缝的上盘处。（4）地震作用下结构模型各层层间位移差异明显,以剪切变形为主;每层柱的最大应变值出现在靠近地裂缝的横向柱上;结构顶层加速度大于底层,地震动强度较小时,结构整体加速度反应无明显滞后性,地震动强度较大时,基岩波作用下结构整体加速度反应滞后性最大,江油波次之,El-Centro波最小。

关键词：地裂缝振动台相似原理土层加速度层间位移

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基于振动台试验对不同桩体加固的液化土横向动力特性研究

基于振动台试验对不同桩体加固的液化土横向动力特性研究

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作者：赵瑞秀太原理工大学

学位级别：硕士

饱和砂土的液化问题一直是各国岩土工程学者的重要研究课题。地震作用是饱和砂土发生液化现象的最主要原因，而且，近些年来，世界各地均频繁发生大大小小的地震，直接给人们的生命和财产安全带来巨大的威胁，地震引发的次生灾害更是加... 详细信息

饱和砂土的液化问题一直是各国岩土工程学者的重要研究课题。地震作用是饱和砂土发生液化现象的最主要原因，而且，近些年来，世界各地均频繁发生大大小小的地震，直接给人们的生命和财产安全带来巨大的威胁，地震引发的次生灾害更是加剧了人们生命和财产的损失，自汶川地震以来，我国更是加强了对建设领域防灾减灾工程的关注度，因此，针对由地震作用引发的饱和砂土液化问题的研究显得更为重要。目前，碎石桩加固液化土方法由于其具有良好的消散孔隙水压力的能力而广泛被实际工程所采用，而水泥土这种刚性桩参与加固地基土的方式在提高地基承载力、消除地基不均匀沉降方面也有显著的效果，液化土加固的实际工程也有应用，但其机理的理论研究还较少。对桩体加固液化土机理的研究也多数从超静孔隙水压力、沉降等方面进行，针对地震作用于液化土不同桩体加固动力响应的研究还很少，因此，基于振动台试验，从液化土横向动力响应研究入手，系统地分析不同桩体加固形式下液化土地基作用机理及其加固效果，并分析各个参数之间的内在联系，完善桩体加固液化土理论，对实际工程中的应用具有重大的意义。本文依托国家自然基金资助项目（项目号50578104）“桩体加固液化砂土作用机理的试验研究”，山西省交通厅科技项目（合同编号10-1-06）“黄土地区桩体加固砂土抗液化机理的研究”以及山西省交科院黄土实验室开放基金项目（KLTLR-Y13-3）“液化土层桩基础承载性状的试验研究”，对6组液化土模型即未加固、单根碎石桩加固、单根水泥土桩加固、四根碎石桩加固、四根水泥土桩加固、碎石桩与水泥土桩复合加固分别进行振动台试验，得到了不同桩体加固方式下液化土模型在不同埋深处超静孔隙水压力、土压力和土层加速度的时程曲线，并对试验数据进行相互比较与综合分析，得到结论如下：（1）未加固与不同桩体加固模型的超静孔隙水压力均随埋深增大而增大。水泥土桩加固模型的超静孔隙水压力峰值过后随着振动时间的增长基本保持不变，说明水泥土桩在消散孔隙水压力方面起不到作用;碎石桩参与的加固地基模型的超静孔隙水压力峰值后均明显减小，并小于其他加固模型，说明碎石桩在消散孔隙水压力方面的作用显著。各组试验模型超静孔隙水压力峰值随埋深的变化曲线，拟合出的关系式：U=-kD（式中：U—超静孔隙水压力峰值，单位：kPa;D—土体埋深，单位：cm;k—系数），由此关系式可以对加固地基任意埋深处超静孔隙水压力值进行预测。（2）未加固与不同桩体加固液化土模型的土压力沿埋深均表现出中层最大，上层次之，下层最小的趋势。水泥土桩加固模型的土压力均在试验开始后迅速达到峰值，之后下降并趋于稳定，且同一埋深处水泥土桩加固模型与其他加固形式相比的土压力值比较小，说明水泥土桩分担侧向水平力有很好的效果;碎石桩参与加固的模型，其土压力达到峰值后呈小幅回落，并保持到振动结束;由于碎石桩的排水使土体变密，其土压力较之水泥土桩加固模型要大一些。根据各组试验模型土压力峰值随埋深的变化曲线，拟合出的关系式： P=-aD2-bD（式中：P—水平土压力峰值，单位：kPa;D—土体埋深，单位：cm;a，b—系数），通过关系式可以对任意埋深处土压力值进行测算。（3）未加固模型不同埋深处的土层加速度随埋深的增加而减小，比桩体加固模型要大很多;碎石桩参与加固的地基模型其土层加速度值均呈现出中层较大、深层和浅层较小的变化规律;单一水泥土桩加固液化土模型在不同埋深处的土层加速度均随埋深增加而减小;同一埋深处水泥土桩加固模型的土层加速度要比未加固模型小很多。根据各组模型土层加速度峰值随埋深的变化曲线，拟合的关系式：A=kD+e，A=-aD2-bD+c（式中：A—土层加速度峰值，单位：m/s2;D—土体埋深，单位：cm;k，a，b，c，e—系数），通过这两个关系式可以对未加固模型、水泥土桩加固模型与碎石桩加固模型任意埋深处土层加速度值分别测算。综上所述，碎石桩具有很好的消散孔隙水压力和挤密土体的作用，水泥土桩虽然没有消散超静孔隙水压力的作用，但可以有效地分担水平地震力;不同桩体加固液化土时，桩体中部所受到的水平地震力均为最大，易发生折断现象，在实际工程中必须予以重视;桩体加固液化土均对土体横向动力响应有一定的削弱作用，其中碎石桩对浅层地基土体的削弱作用尤其明显。因此，在实际工程可以考虑水泥土桩与碎石桩复合加固液化土，这样会取得更好的加固效果。

关键词：砂土液化振动台试验超静孔隙水压力土压力土层加速度

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碎石桩加固液化土地基机理研究

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四川建材 2019年第9期45卷 105-107页

作者：赵瑞秀牛琪瑛山西工程技术学院土木与建筑工程系山西阳泉045000 太原理工大学建筑与土木工程学院山西太原030024

为了进一步研究碎石桩加固液化土机理,通过模拟地震荷载,针对碎石桩加固地基模型进行振动台试验,利用数据采集仪采集不同埋深处的超静孔隙水压力、土压力、土层加速度的试验数据,并对试验数据进行整合,分析碎石桩加固液化土模式下土中... 详细信息

为了进一步研究碎石桩加固液化土机理,通过模拟地震荷载,针对碎石桩加固地基模型进行振动台试验,利用数据采集仪采集不同埋深处的超静孔隙水压力、土压力、土层加速度的试验数据,并对试验数据进行整合,分析碎石桩加固液化土模式下土中各个变量之间的变化规律及其内在联系.分析结果表明,土体遭受地震荷载时,碎石桩加固模式下其破坏发生在中部,并得到了土层加速度、孔隙水压力、土压力与埋深之间的关系,对碎石桩加固液化土机理研究进行了完善,对实际工程应用提供一定的指导.

关键词：碎石桩加固振动台试验土压力土层加速度

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