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液化地基上隔震结构群桩与土动力相互作用振动台模型试验研究

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岩土工程学报 2022年第6期44卷 979-987,I0003页

作者：庄海洋赵畅于旭陈国兴华东交通大学土木建筑学院江西南昌330013 南京工业大学岩土工程研究所江苏南京210009 南京工程学院建筑工程学院江苏南京211167

开展了液化场地-桩-隔震层-上部结构动力相互作用体系的大型振动台模型试验,再现饱和砂土地基液化诱发的地基震陷震害,详细阐述了隔震结构群桩基础与地基的地震响应特征和饱和土体孔压发展规律。试验结果表明:隔震结构群桩基础的角桩桩... 详细信息

开展了液化场地-桩-隔震层-上部结构动力相互作用体系的大型振动台模型试验,再现饱和砂土地基液化诱发的地基震陷震害,详细阐述了隔震结构群桩基础与地基的地震响应特征和饱和土体孔压发展规律。试验结果表明:隔震结构群桩基础的角桩桩身应变幅值明显高于中间桩,中间桩顶部应变幅值又明显高于角桩;隔震结构地基液化后上部结构摇摆和基础转动反应急剧增加,进而导致群桩基础桩顶弯矩急剧增加,使得桩身最大弯矩幅值由地基液化前的桩身中上部转移到地基液化后的桩顶位移,同时隔震结构下部桩顶弯矩幅值比桩身弯矩幅值也要大得多,充分说明在土-桩-隔震层-上部结构的动力相互作用下桩顶更易造成严重的地震破坏。

关键词：群桩基础基础隔震结构振动台试验砂土液化地震反应

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群桩基础周围局部冲刷地形瞬时绘制系统研制

重庆交通大学学报（自然科学版） 2022年第4期41卷 113-119,132页

作者：倪飞陈红罗云峰朱庆王浩丞江苏航运职业技术学院船舶与海洋工程学院江苏南通226010 河海大学水利水电学院江苏南京210098 南通市江海测绘院有限公司江苏南通226010

三维水下地形的常规量测装备及方法还不能实现模型试验中涉水结构物周围全区域水下地形的瞬时绘制,致使目前还几乎没有对桥梁群桩基础周围局部冲刷发展特性进行细致地研究。因此,研制了一种河工模型试验中涉水结构物周围冲淤地形实时测... 详细信息

三维水下地形的常规量测装备及方法还不能实现模型试验中涉水结构物周围全区域水下地形的瞬时绘制,致使目前还几乎没有对桥梁群桩基础周围局部冲刷发展特性进行细致地研究。因此,研制了一种河工模型试验中涉水结构物周围冲淤地形实时测绘系统,量化了实时测绘系统的各项设计参数,并据此研究了群桩基础周围局部冲刷随时间的动态发展变化特性。结果表明,测绘系统能够实现群桩基础局部冲刷发展全过程的动态实时测绘,效率高,误差小。局部冲刷发展过程中,在三维旋涡体系共同作用下,群桩基础上游河床率先出现冲刷,且冲刷发展比下游要快,冲刷深度和范围也比下游要大;冲刷坑也会同时向上游和下游发展,而且冲刷向上游发展很快,向下游发展较慢,极限冲刷深度值出现在群桩基础外侧靠近迎水面处。

关键词：测绘工程桥梁工程群桩基础水下地形测绘装备局部冲刷

液化场地群桩基础地震反应离心机试验及损伤数值模型研究

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岩石力学与工程学报 2023年第1期42卷 212-223页

作者：李雨润闫志晓张健河北工业大学土木与交通学院天津300401 河北工业大学河北省土木工程技术研究中心天津300401

地基液化导致桩基础破坏是地震中建筑物和公共基础设施震害的主要原因。开展离心机振动台试验探究液化场地中直、斜群桩基础地震反应,并建立动静耦合边界非线性砂土液化大变形桩基塑性损伤有限元数值模型,进行地震作用下群桩基础的塑性... 详细信息

地基液化导致桩基础破坏是地震中建筑物和公共基础设施震害的主要原因。开展离心机振动台试验探究液化场地中直、斜群桩基础地震反应,并建立动静耦合边界非线性砂土液化大变形桩基塑性损伤有限元数值模型,进行地震作用下群桩基础的塑性反应分析。研究结果表明:地震作用下,地基土液化最先出现在群桩基础周围的地基土表面处,随着地震动峰值加速度的增大,液化范围逐渐向地基深处和桩基础两侧发展;群桩基础的动弯矩在桩底、地基土表面、承台嵌固位置较大;直群桩基础桩身变形较大位置出现在桩底部和地基土表面位置处,斜群桩变形较大位置则出现在桩身中间处;地基土超孔压比在地基浅层最大,并随输入地震动峰值增大而增大;地基土受地震动影响产生液化的同时,会在桩周20倍桩径范围内产生地基隆起,远桩区域产生地基震陷;地震作用下,直、斜群桩受压损伤较小,受拉损伤严重,0.3 g强震工况直、斜群桩桩底受拉破坏。

关键词：土力学砂土液化群桩基础动力反应塑性损伤离心机振动台试验数值模拟

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群桩基础后压浆地震动力响应研究

河南科技大学学报（自然科学版） 2023年第2期44卷 80-86,93页

作者：邓友生杨彪彭程谱张程华姚志刚李龙西安科技大学建筑与土木工程学院陕西西安710054

针对黄土与砂土在地震作用下发生液化、丧失承载力的问题,将后压浆用于土体抗液化,建立3×3群桩三维模型,研究群桩基础在不同峰值加速度El Centro地震波与上部均布荷载共同作用下的动力响应,并分析了后压浆对黄土与砂土抗震性能的影响... 详细信息

针对黄土与砂土在地震作用下发生液化、丧失承载力的问题,将后压浆用于土体抗液化,建立3×3群桩三维模型,研究群桩基础在不同峰值加速度El Centro地震波与上部均布荷载共同作用下的动力响应,并分析了后压浆对黄土与砂土抗震性能的影响。研究结果表明:在0.3 g El Centro地震波作用下,黄土与砂土层大部分区域土体液化。黄土与砂土层经压浆加固后,群桩基础承载力提高4.87%;土体在地震波作用下以整体平动位移为主;土体加速度得到不同程度的降低;土体加固范围内的桩身动弯矩峰值较压浆前增大;桩身弯矩最值点上移;桩土应力分担比改变。

关键词：压浆数值计算动力响应群桩基础

变刚度地基上隔震结构群桩基础动力响应试验研究

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振动与冲击 2024年第2期43卷 208-218页

作者：于旭单志承庄海洋陈国兴南京工程学院建筑工程学院南京211167 南京工业大学岩土工程研究所南京210009 华东交通大学土木建筑学院南昌330013

通过控制输入地震动持时压缩比和强度的方法,提出了变刚度地基上桩基基础隔震结构振动台模型试验方法,并结合已完成的不同地基上桩基基础隔震结构系列振动台模型试验,分析了地基刚度变化对隔震结构群桩基础动力学特性的影响规律。结果表... 详细信息

通过控制输入地震动持时压缩比和强度的方法,提出了变刚度地基上桩基基础隔震结构振动台模型试验方法,并结合已完成的不同地基上桩基基础隔震结构系列振动台模型试验,分析了地基刚度变化对隔震结构群桩基础动力学特性的影响规律。结果表明,结构-土体相对刚度比和输入地震动强度显著影响隔震结构群桩基础弯矩反应,强震下结构-土体相对刚度比越大,隔震结构群桩基础中间桩体上部弯矩反应幅值增大越显著,而中间桩体下部弯矩幅值较小。当输入加速度峰值和结构-土体相对刚度比R大于一定限值时,群桩基础震陷显著增加,群桩基础承台转动反应强烈,同时群桩基础桩顶水平位移在主震后出现明显的单边累积水平位移,说明强震作用下地基刚度变化过程中隔震结构群桩基础上部更易出现地震破坏,而群桩基础震陷与基础承台强烈转动反应的共同作用可能是导致隔震结构群桩基础上部弯矩骤增的主因。

关键词：变刚度地基群桩基础基础隔震结构振动台试验地震反应

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大直径群桩基础承载特性现场试验及数值模拟

自然灾害学报 2023年第4期32卷 220-228页

作者：申海洋贾超任磊山西工程科技职业大学山西晋中030619 裕祥建设工程股份有限公司山西太原034000

大直径群桩基础具有承载力高的特点,在软土区大型工程基础中具有广阔的应用前景。基于某桥梁群桩基础工程的单桩现场竖向静载试验数据,运用ABAQUS试算拟合土体参数,运用所得土体参数对基桩水平荷载作用下的承载特性进行计算和分析,并对... 详细信息

大直径群桩基础具有承载力高的特点,在软土区大型工程基础中具有广阔的应用前景。基于某桥梁群桩基础工程的单桩现场竖向静载试验数据,运用ABAQUS试算拟合土体参数,运用所得土体参数对基桩水平荷载作用下的承载特性进行计算和分析,并对承台-群桩基础在竖向和水平荷载下的承载特性进行了研究。研究表明:当最大竖向荷载作用于承台-群桩基础时,承台最大位移为84.83 mm,按照位移控制原则计算得到群桩效应上限值为83%,下限值约为62.8%;竖向荷载作用下群桩中各桩的沉降值存在差异,中心桩最大,其次是边桩,角桩沉降最小,且随着荷载的逐渐增大,角桩与边桩和中心桩位移差量呈现出先增大后减小的变化趋势;最大水平荷载作用于承台-群桩基础时,基础水平位移水平影响范围约为1.5倍承台边长,最大影响深度约为1.5倍承台边长。桩间土体在地表以下0.5倍承台边长范围内呈现出拉-剪应力状态。对群桩在水平和竖向荷载作用下承载特性的分析及其相关结论,可为相关工程设计借鉴。

关键词：群桩基础现场承载力试验竖向及水平承载特性数值模拟

非液化土-群桩基础-结构体系相互作用动力响应振动台试验研究

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建筑结构学报 2022年第5期43卷 185-194,204页

作者：许成顺豆鹏飞杜修力陈苏李霞北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 中国地震局地球物理研究所北京100081 北京城建设计发展集团股份有限公司北京100037

为深入研究非液化场地中桩-结构体系地震响应和土-结构动力相互作用问题,进行了含有一定深度的松砂层非液化场地土-结构体系动力相互作用大型振动台试验,分析非液化场地和群桩基础的加速度地震响应特征,并对土体侧向变形规律以及桩基弯... 详细信息

为深入研究非液化场地中桩-结构体系地震响应和土-结构动力相互作用问题,进行了含有一定深度的松砂层非液化场地土-结构体系动力相互作用大型振动台试验,分析非液化场地和群桩基础的加速度地震响应特征,并对土体侧向变形规律以及桩基弯矩分布进行了分析。结果表明:当输入0.05g拍波时,土体与桩基对加速度反应表现出放大作用,且距离结构较远处土体对加速度放大作用更加明显;当输入0.3g汶川地震卧龙台地震记录时,加速度只在远离桩基的土体中加速度反应有一定放大;桩身最大弯矩均超过60 N·m,并且桩基弯矩幅值呈现出桩顶弯矩小(靠近桩顶处)、下部弯矩大(靠近桩端处)的规律,且在土层交界面附近弯矩存在突变;上部结构加速度反应自上而下有一定程度的减小,地震动Arias强度值减小明显,刚性场地上的结构地震动Arias强度是位于土体上结构的3~4倍,说明土体的耗能作用明显。

关键词：群桩基础非液化场地振动台试验动力响应

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基于试验和数值仿真的软土群桩基础m值研究

中国铁道科学 2023年第1期44卷 58-66页

作者：宋旭明王天良唐冕潘鹏宇程丽娟中南大学土木工程学院湖南长沙410075 湖南省交通规划勘察设计院有限公司湖南长沙410200

在设计软土地区高铁桥梁时,规范给定的群桩基础地基系数的比例系数(m值)取值范围较大,合理取值难以把握。以江苏南沿江城际铁路常州至太仓段白茆河特大桥工程为依托,通过现场试验和数值仿真,进行软土地区群桩基础m值研究。结果表明:试... 详细信息

在设计软土地区高铁桥梁时,规范给定的群桩基础地基系数的比例系数(m值)取值范围较大,合理取值难以把握。以江苏南沿江城际铁路常州至太仓段白茆河特大桥工程为依托,通过现场试验和数值仿真,进行软土地区群桩基础m值研究。结果表明:试验所得m值随承台顶位移增加而降低,二者成幂函数关系;根据m值-承台顶位移拟合公式,承台顶位移为6 mm时,该场区群桩基础的m值为2600 kN·m^(-4),较规范建议值偏小;数值仿真所得m值-承台顶位移曲线与试验结果基本吻合,因此对于没有条件采用试验确定m值的工点,可采用数值仿真并综合考虑规范建议取值,获得合理的群桩基础m值。

关键词：软土高铁桥梁群桩基础地基系数的比例系数试验数值仿真

台风浪-潮-流相关性对桥梁群桩基础波流力的影响

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工程力学 2022年第S01期39卷 187-194页

作者：尚黛梦魏凯钟茜秦顺全西南交通大学土木工程学院桥梁工程系成都610031 中铁大桥勘测设计院有限公司武汉430034

台风是我国主要的灾害性天气系统之一,台风作用下桥址区会产生巨浪、强潮、急流,导致桥梁群桩基础承受巨大的波流力。极端环境下的海洋环境参数浪、潮、流会相互作用,而现有的设计规范中较少考虑浪-潮-流的相关性,从而导致设计的保守。... 详细信息

台风是我国主要的灾害性天气系统之一,台风作用下桥址区会产生巨浪、强潮、急流,导致桥梁群桩基础承受巨大的波流力。极端环境下的海洋环境参数浪、潮、流会相互作用,而现有的设计规范中较少考虑浪-潮-流的相关性,从而导致设计的保守。为研究台风浪-潮-流相关性对桥梁群桩基础波流力的影响,该文基于SWAN+ADICIRC耦合模型获取49条台风作用下浪-潮-流数据,采用三维嵌套Frank Copula模型得到浪-潮-流三维联合分布,建立100年重现期环境等值面,并采用势流理论与莫里森方程进行波流力计算。对不考虑浪-潮-流相关性与考虑浪-潮-流相关性计算得到的波流力进行对比分析。研究表明:考虑浪-潮-流相关性比不考虑浪-潮-流相关性计算得到的群桩基础波流力减小17.40%;波流力与有效波高、谱峰周期和流速呈现明显的正相关性,而对潮位的变化并不敏感;在考虑了浪、潮、流相关性后,水平剪力和基底弯矩对应的环境参数组合不再一致。

关键词：浪-潮-流相关性台风 Copula 联合概率跨海桥梁群桩基础波流力