基于液化土层振动台试验的桥梁桩基安全性影响研究

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大量震害调查结果表明,场地土地震液化对桥梁桩基结构影响很大,是造成桥梁桩基结构发生震害的主要因素之一,而对土体在液化过程中发生的反应规律和桩基破坏机理进行深入的研究,对避免以及降低桥梁结构损害有着重要的实际工程意义。鉴于此,本文以国家自然科学基金资助项目“液化场地桩-土-桥梁结构动力相互作用振动台试验研究”为基础,运用FLAC3D软件对单桩试验模型进行数值模拟,对不同强度地震波作用下液化场地桩-土-桥梁结构的动力响应和桩基安全性影响进行研究。其主要研究内容及成果如下:(1)对液化场地桩-土-桥梁结构建立三维数值分析模型,通过输入地震动强度0.15g EI Centro波和0.5g EI Centro波,研究了地震作用下液化场地土体和桩的动力响应规律,并与振动台模型试验进行对比,验证数值模拟的正确性和可靠性。(2)对非自由场条件下建立三维数值模型,模拟分析得出孔压比随土体不同埋置深度的变化规律,提出饱和砂土发生液化时的临界孔压比,作为饱和砂土是否发生液化的依据之一,可为类似的桥梁桩基的合理设计与施工提供依据。(3)对桩-土-桥梁结构进行三维数值模拟分析,得出强震区液化土场地桥梁桩基的力学响应规律:在地表以下3倍桩径位置附近桩身弯矩最大;探讨了不同地震动强度下桩基础基频变化对桩基安全性的影响。(4)综合振动台模型试验和数值模拟分析结果,研究桩基础抗弯承载力,得出不同工况下桩基础弯矩峰值,以此评价桩基础安全性能,揭示液化土场地桥梁桩基础抗震设计要点。
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