【摘 要】
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群桩在液化土体中横向动力响应规律一直是岩土工程抗震领域关注的问题,不同地震动强度作用下饱和砂土中群桩横向动力响应特性及桩-土动力相互作用规律有待于进行深入的研究。本文通过开展小型电磁式振动台试验,采用FLAC3D建立非液化土和不同厚度饱和砂土中直群桩与斜群桩三维动力计算模型,并将试验结果与数值分析结果进行对比研究,以此开展对于群桩横向动力响应特性的研究。在此基础上,进一步分析桩-土动力相互作用P-
【基金项目】
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国家自然科学基金（51778207）； 河北省自然科学基金（E2018202107）；
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群桩在液化土体中横向动力响应规律一直是岩土工程抗震领域关注的问题,不同地震动强度作用下饱和砂土中群桩横向动力响应特性及桩-土动力相互作用规律有待于进行深入的研究。本文通过开展小型电磁式振动台试验,采用FLAC3D建立非液化土和不同厚度饱和砂土中直群桩与斜群桩三维动力计算模型,并将试验结果与数值分析结果进行对比研究,以此开展对于群桩横向动力响应特性的研究。在此基础上,进一步分析桩-土动力相互作用P-Y关系曲线的变化规律。本文主要研究工作如下:（1）开展小型电磁式振动台试验研究,根据相似比理论设计制作直群桩和斜群桩模型,通过FBG采集系统获取桩身变形数据,并后处理得到桩土相互作用力与位移关系。在试验中分别输入正弦波和地震波,土体模型为非液化土、300mm和380mm厚饱和砂土,通过布设加速度、位移和孔隙水压力传感器来获得动力响应数据结果。（2）运用前处理软件Midas-GTS NX进行直斜群桩三维数值模型的建立以及网格的划分,然后将模型导入至FLAC3D中。确定初始孔压场条件和边界条件,并开展动力计算,将台面和承台加速度、位移时程曲线的试验结果与数值模拟结果进行对比研究,进而验证所建立三维数值模型的合理性。（3）通过对比研究试验结果与数值模拟结果表明:直群桩与斜群桩承台的加速度和位移峰值与台面相比较均发生放大效应,其中在饱和砂土中的放大效应较非液化砂土更为明显,并且放大的程度随着饱和砂土厚度的增加而变得更加显著;斜群桩产生的放大效应较直群桩显著降低,表明斜群桩抵抗水平地震荷载方面的性能优于直群桩;在正弦波和地震波输入下,饱和砂土中的孔隙水压力随着振动输入迅速上升,孔压比数值超过1.0,土体发生液化现象。模拟所得孔压比、台面、承台加速度和位移与试验结果吻合较好,表明FLAC3D模拟桩基的加速度、位移和孔压比是合理的。（4）对比分析非液化土和两种不同厚度饱和砂土中群桩的P-Y曲线结果表明:直群桩P-Y曲线的侧向力、位移峰值以及包络面积远大于斜群桩,说明直群桩在振动过程中的耗能远高于斜群桩,斜群桩对于横向荷载有缩小效应;随着饱和砂土厚度的增加,P-Y曲线的包络面积增大,表明桩体耗能增加,桩体的横向动力响应更加显著。同时,P-Y曲线主斜率减小,桩侧土体刚度减小;桩体的横向受力特性受埋置深度的影响,随着埋深的增加,桩体受到的侧向力逐渐减小,而桩-土相对位移则逐渐增大。
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