地震液化大變形對橋梁樁基影響評價理論與應用研究.pdf

1、本文通過國內外資料調研、震害調查、室內外試驗和數值模擬的方法，探討了地震液化大變形物理機制、影響因素及主要變化規(guī)律，提出了實用預測方法和橋梁樁基抗液化大變形的措施。研究工作主要包括： (1)通過對國內外有關文獻的研究分析，總結了地震液化大變形及其對樁基影響試驗研究現狀，地震液化大變形對樁基影響預測方法、適用條件、存在問題；液化地基樁基抗震設計現狀與存在問題；液化大變形防治措施研究現狀。 (2)對地震液化大變形的發(fā)生機理、

2、影響因素進行了分析，認為地震液化引發(fā)的地面大變形主要受控于地震、場地和土質三方面因素的影響，只考慮地震因素或只考慮場地條件的計算預測方法都是不全面的，合理的預測計算模型應綜合地反映上述因素對地面大變形的影響。 (3)詳細分析了兩種自由場地液化大變形預測模型——基于室內動三軸試驗的雙曲線模型法及基于原位測試(CPT或SPT)的半經驗預測法，并將預測結果與實測資料進行對比，結果表明：在同等條件下，前者預測結果顯著偏??；基于CPT或基

3、于SPT原位測試的預測方法，計算結果相差不大，且預測值和實測值相近。由于側向大變形受控于液化層中的分布殘余剪應變，液化層厚度在側向變形模型中起到重要作用，分析表明基于CPT(或SPT)原位測試的半經驗法對于工程設計來說，應該是一個相對較好的預測方法。 (4)目前，樁基礎在水平荷載作用下的樁身內力和位移計算一般適用于樁側土比較均勻且樁身發(fā)生較小撓曲變形的情況，而對于發(fā)生地面大變形且樁側土剛度差異較大時，這些方法不能反映樁身的真實受

4、力情況。針對樁基規(guī)范計算圖表及m法計算的局限性，應用改進的NEWMARK法編制了計算程序，拓寬了m法的計算條件，使其適用于多層地基橫向受荷的內力和位移分析，適用于樁側土地基系數沿樁身變化的情況，且計算精度可控制，不需查取圖表。 (5)應用有限平衡方法對液化大變形條件下樁身內力進行計算分析。針對二層土和三層土地基模型，分有無樁帽等情況，根據靜力平衡條件，應用基于離心模型試驗的LE法進行了樁身內力分析。分析表明：在二層土中，樁身最大

5、彎矩由液化土層壓力決定；三層土中，樁身極值彎距主要受淺層非液化土的被動屈服影響。 (6)對自由場地液化大變形進行了數值模擬，模擬時考慮了不同地層組合、不同地形情況，包括：不同地震加速度、傾角、液化層厚度等情況下，二層和三層土體液化大變形的規(guī)律；不同液化層空間位置、液化層邊界條件、有無臨空面等情況下，液化大變形的規(guī)律。并對液化層空間分布的影響進行了數值分析(考慮三種地層組合情況、三種地形情況)。 (7)對天然地基地震液化大

6、變形對橋梁樁基的影響進行了數值模擬，分析了三層土和兩層土模型中樁基的響應規(guī)律(具體可分有無樁帽、單樁與群樁等情況)，并與離心模型試驗結果進行了對比。 (8)對碎石樁法處治液化大變形的效果進行了數值分析，并探討了設計樁長、加固范圍對處治效果的影響。 (9)將上述研究應用到宿淮高速公路京杭運河特大橋樁基抗液化大變形的分析論證。在對宿遷地區(qū)地震工程地質條件、區(qū)域內液化土液化等級、50年10％超越概率水平的地面峰值加速度等分析的