预应力管桩地震反应振动台模型试验研究

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预应力混凝土管桩作为桩基础的一种形式,其主要作用是穿过软弱的土层,将上部结构的荷载传递到深层较硬的土(岩)层上,或抵抗上部结构由于倾覆而产生的上拔力,以及风、海浪或地震引起的水平荷载,保证建(构)筑物的安全稳定。由于桩的长度与设置方法以及桩的工作方式不被限制,因此它能较好地适应基础工程中各种地质条件以及不同荷载情况的要求。近年来,随着桩基工程的迅速发展和人类防震减灾的迫切需要,桩基础的抗震性能已经成为当今地震工程界和土木工程界的一个重要研究热点。因此,本文针对管桩抗震性能进行了管桩模型地震反应的振动台试验,并对管桩模型结构体系进行了地震反应分析。本文首先设计并制作了管桩基础和上部结构模型以及一个能较好模拟土体边界条件的剪切变形模型箱,然后对其进行了振动台试验。通过试验现象、加速度反应、位移反应以及上部结构的动力特性和模型土的剪切波速等方面对管桩模型结构体系的试验结果进行分析,并经反推得到原型管桩的地震反应。经分析得出结论:管桩结构体系的加速度反应在高度上呈“K”型分布,位移反应在高度上呈“S”型分布,在桩身距桩顶5-6倍桩径处加速度反应和水平位移反应均最小。在抗震设防烈度为8度的地区,可以采用预应力混凝土管桩基础,且不必进行抗震验算;在抗震设防烈度为8度以上的地区,采用预应力混凝土管桩基础时,需要加强桩顶约束并进行桩基的抗震验算。
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