螺旋锚复合基础对生土结构地震易损性影响研究

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生土结构在村镇居住形式中占有相当大的比例,以往地震后的宏观调查表明,生土结构的震害一般都很严重。但也存在着一些生土结构,在经过数百年的侵蚀和震害后仍然完好无损,说明只要结构措施合理,生土结构也能满足抗震要求。为此,需要结合实际研究适合生土结构的抗震构造措施。螺旋锚基础具有安装方便、承载力大、对环境扰动小、拉压同步等优点,被广泛应用于土木工程的各个领域。将螺旋锚基础应用于生土结构,以此来改善生土结构抗震性能具有工程意义。本文以生土结构为研究对象,基于概率地震需求分析,分别采用条带法和云图法得到生土结构概率地震需求模型。对无基础生土结构、条形基础生土结构和螺旋锚复合基础生土结构有限元模型进行抗震性能分析,以此来研究螺旋锚复合基础提高生土结构抗震性能的有效性,进而评价螺旋锚复合基础对生土结构地震易损性的影响。具体的研究内容如下:(1)基于现场试验研究,利用通用有限元软件ABAQUS研究螺旋锚的承载能力并优化其设计参数。考虑砂土中螺旋锚的锚盘埋深、间距及数量三个影响因素,对螺旋锚基础的承载特性及极限承载力进行数值模拟研究,探讨土体与锚盘的变形关系,优化确定螺旋锚基础参数。(2)考虑地基土体的影响,基于ABAQUS软件,建立无基础生土结构、条形基础生土结构、螺旋锚复合基础生土结构有限元模型。通过静力分析确定三种模型仅受重力荷载作用下的基本力学特征,在此基础上进行模态分析研究三种模型动力特性差异。(3)基于概率地震需求分析方法,选取合适的地震动强度参数和结构需求参数。对无基础生土结构、条形基础生土结构、螺旋锚复合基础生土结构模型进行地震作用下的弹塑性动力时程分析,建立概率地震需求模型。通过对比分析,研究常规条形基础和螺旋锚复合基础在地震响应下对生土结构的影响。(4)基于云图法和条带法,建立概率地震需求模型,运用易损性函数,对三种生土结构模型进行概率地震易损性分析。根据层间最大位移角,得出地震易损性曲线,并对基础形式、各极限破坏状态差异下的超越概率进行比较分析。研究结果表明,螺旋锚复合基础生土结构模型在四种极限状态下的超越概率均远小于无基础生土结构模型和条形基础生土结构模型,说明螺旋锚复合基础能够提升生土结构的抗震性能和整体稳定性。
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