强震状态下黄土中桩基动力性状分析

传统通过p-y曲线法分析强震状态下黄土中桩基动力性状时未进行桩基结构模拟,获取的强震状态下黄土中桩基动力的相关动力参数不准确。本文提出新的强震状态下黄土中桩基动力性状分析方法,依据HS硬化模型设计HSS本构模型,通过模型获取强震状态下黄土中桩基动力的相关参数,以此为基础采用PLAXIS软件构建黄土中桩基有限元模型;通过两种模型从耦合荷载作用下的桩基桩身水平位移响应、桩身内力响应两方面对强震状态下黄土桩基动力性状展开实验分析。实验结果表明,所提方法可对强震状态下黄土中桩基动力性状进行准确分析。     

华北断块区发震构造特征与地震危险区的实验研究

作者应用华北主要断裂模型和唐山、海城、平陆、临沂等地震断裂模型,进行了激光全息光弹、普通光弹以及软材料模拟的实验研究。 实验确定了华北断块区现代构造应力场的主压应力是北东东向水平挤压力。另外,还伴有地壳下部上地幔上隆的垂直向上的附加作用力。由于本地区构造的复杂性,由西至东主压应力的方向有所差异。 实验表明,华北地区各种类型发震构造的断裂闭锁区是强震发生的主要地点。 通过实验和定量分析,推测了华北地区的主要强震危险区的分布。     

覆盖土层场地地震断裂实验

研究了覆盖土层场地在活动断裂位移作用下的实验技术，分别了正断层和走滑断层位移作用下土层模型地震模拟振动台断裂位移反应实验，取得了有意义的结论，为进行进一步的研究奠定了基础。     

SASW及MASW方法在隐伏断层探测中的应用

针对地壳浅部介质横向变化大的特点,用瞬态瑞利波SASW与MASW方法对河北夏垫断裂进行了探测与数据处理分析.分别用时间域互相关法和频率域f-k分析法提取频散曲线,然后进行反演得到横波速度结构.实验结果表明瞬态瑞利波法在应用中便捷、灵活,对于探测地表介质中非均匀异常体及断裂向浅部的延伸情况具有独特的应用前景.     

基于弹性模型的桩基沉降计算

国内外学者已对桩-土相互作用的弹性模型做了大量的先期研究。将该模型应用于桩基动力响应和沉降计算。利用该模型计算桩基沉降具有如下的优点:容易与工程中广泛采用的有限元软件如ABAQUS结合;只要合理选取模型参数,就可模拟桩端下所有压缩土层的沉降量,而现行规范计算桩基最终沉降量时,只考虑了计算深度内土层的压缩量。动力和静力工程算例计算结果表明,该方法具有较高的精度。     

考虑冲刷作用效应桥梁桩基地震易损性分析

冲刷造成桩周土体的剥蚀将会削弱土体对桩基的侧向支撑能力,冲刷效应会对桥梁桩基的地震易损性产生影响,因此有必要对冲刷和地震共同作用下桥梁桩基的易损性进行研究。利用SAP2000软件建立三维桥梁有限元模型,通过非线性时程分析得到桥梁桩基地震响应峰值。采用概率性地震需求分析方法,建立不同冲刷深度下桥梁桩基地震易损性模型,在地震易损性函数假设为对数正态分布函数的基础上,通过回归分析得到概率模型中的参数,进而得到不同冲刷深度下桥梁桩基在不同破坏状态所对应的地震易损性曲线,并分析冲刷深度对桩基破坏概率的影响。研究结果表明:随着冲刷深度的增加,桥梁桩基在地震作用下的破坏概率显著增加。     

模型桩的声波反射法试验研究

通过对桩基检测机理和检测方法的讨论，建立了模型桩和相应的测量方法，试验结果表明，采用反射波方法，是检测桩基质量的可靠途径。     

核环吊缩尺模型抗震性能动力时程分析

为研究核环吊在地震作用下的瞬态响应机理,完成了核环吊缩尺模型的抗震实验,并采用ABAQUS时程分析法研究了缩尺模型的动力响应。首先介绍了核环吊缩尺模型实验的设计方法和准则;其次通过与谱分析的对比分析说明了进行动力时程分析的必要性;最后介绍了ABAQUS中时程分析法的具体方法和步骤。仿真与实验结果的对比分析表明:ABAQUS的Slide-Plane连接单元可准确地模拟大车与小车不跳轨情况下的轮轨约束,验证了关键参数设置方法的准确性,为今后的核环吊产品的抗震设计提供了借鉴和参考。     

中间垫层对桩基建筑物的减震作用

垫层桩基对上部结构减震的有效性已为1960年智利的强烈地震所证实。国内外对这一工程课题的研究多限于中间垫层对桩基或刚性建筑的减震作用。本文通过对使用中间垫层桩基的非刚性建筑物模型的正交试验和理论分析,得出垫层桩基在强烈地震时对桩及上部结构具有明显减震作用的结果。文中并探讨了中间垫层对桩基和上部结构的减震作用的机理。     

由km尺度的跨断层基线测量断层近场运动与变形——川滇块体东边界2个场地的初步实验

现行的基于数十至百m长的跨断层短基线的测量方法精度较高,但往往不能有效跨越大型活动断裂带进行观测;而GNSS目前受站点密度及观测精度所限,对断层近场尤其是运动速率偏低的断层开展形变观测的分辨率较差。基于上述现状,在川滇块体东边界构造带新布设2个实验场地,分别跨越则木河断裂大箐梁子段和昭通断裂的龙树分支进行测量。实验利用km尺度跨距的基线测量活动断裂带的近场运动与变形,获得3a的实验观测数据。文中首先介绍了场地选建、监测断裂、基线测量方法以及实验观测结果,然后利用测量资料,基于刚体、弹性和组合模型3种假设条件计算分析这2个场地的断层近场位移和应变。则木河断裂大箐梁子段在刚体模型下2盘近场平行断裂走向的位移分量在±3mm内波动,无明显趋势变化;垂直断裂走向的位移分量在2015—2016年持续下降,反映断裂呈横向水平压缩,累计降幅达6mm,但2017年出现近2mm的横向水平拉张;弹性模型下该断裂段的横向水平应变分量εy以挤压为主,年变化幅度接近1×10-5,另外2个应变分量均为10-6量级。昭通断裂龙树分支2盘近场的相对位移虽然变化较小,但表现出与该断裂地质活动一致的右旋走滑特征,位移速率约0.7mm/a;沿该分支断层走向的应变分量εx为挤压状态,量值不超过2×10-6;垂直断层走向的应变分量εy则以拉张为主。文中还讨论了应用组合模型的效果与问题。     

基坑桩地震冲击下的受力分析模型仿真

当前利用改进动力Winkler模型分析基坑桩地震冲击下的受力情况,不能预防应力波的反射作用,导致其分析结果具有不全面、准确性低的缺点。本论述提出有限元数值模拟的基坑桩地震冲击下的受力分析模型,通过基坑桩小应变模型描述不同应力状态下基坑桩模量的变化,采用有限元数值模拟方法结合基坑桩小应变模型对基坑桩有限元模型进行塑造。在约束基坑桩有限元模型边界条件时,模型选择黏性阻尼器的吸收边界,使模型边界上的应力波不会遭到折射,避免运算结果出现误差。利用Newmark方法对基坑桩有限元模型进行动力时程分析,实现基坑桩在不同应力状态下的受力分析。实验结果证明:所提模型能够有效、准确的对地震冲击下的基坑应力分布、基坑桩身弯曲度、变形位移以及桩体水平位移差值对比等进行全面的分析。     

多桩型复合地基作用机理与动力特性研究

对由碎石桩和CFG桩构成的多桩型复合地基的作用机理进行分析,通过数值模拟,对多桩型复合地基的动力特性进行研究,探讨桩型配比、桩径、桩长、CFG桩桩体刚度和碎石桩桩体渗透性等设计参数对多桩型复合地基动力特性的影响。研究结果表明:相同条件下地震期多桩型复合地基的动变形小于碎石桩复合地基而大于CFG桩复合地基,震后沉降量相对较小,在工程设计时碎石桩与CFG桩的桩型配比宜为4∶5;随桩体长度、桩体直径和CFG桩刚度的增加,多桩型复合地基地震期的竖向动变形逐渐减小;随碎石桩桩体渗透性的增加,多桩型复合地基中的超动孔隙水压力减小,震后沉降量降低。     

端承桩在分层地基中的横向地震反应分析

本文对分层弹性地基中端承桩基础按Ｗｉｎｋｌｅｒ（温克尔）地基土模型，通过特性分析，建立了合理的力学模型，经过动力分析，给出了端承桩基础横向自由振动特性及在横向动力载荷与地震载荷作用下强迫反应的解析解。文中的解析公式为分层弹性地基中端承桩基础在横向动力载荷与地震载荷作用下的动力反应分析，提供了一种新的解析方法。     

基坑排桩对建筑抗震性的影响分析

以往对建筑抗震性影响因素的研究仅限于施工材料、技术手段等外部条件,忽略了基坑土体安全系数、基坑状态对建筑抗震性的影响,一定程度上削弱了建筑的抗震性能。本文从基坑排桩角度对建筑抗震性的影响展开分析,通过有限元强度折减法获取土体的安全系数与基坑状态的判断标准,在该标准下基于土体安全系数采用有限元强度折减法计算公式,获取各个土层计算参数。基于该参数使用ABAQUS有限元软件构建基坑排桩有限元分析模型(土体和桩体分别采用莫尔-库仑弹塑性模型和二维弹性模型)。实验采用所提分析方法,从基坑排桩排距、刚度两方面对建筑抗震性能进行分析。实验结果表明,当基坑排桩排距进行适当取值时,建筑抗震性越好;双排桩的刚度越大,建筑抗震性越好,且随着刚度的增加建筑抗震性能趋于平稳。     

多年冻土区桥梁桩基础地震响应的模型振动试验研究

以青藏铁路高温不稳定多年冻土区"以桥代路"工程——清水河特大桥的桩基础为研究目标,在负温条件下对该桥梁桩基础结构的缩尺模型进行了地震荷载作用的模型振动试验,研究了地震荷载作用下桩-冻土相互作用,分析了结构的地震响应特征,明确了桩体动荷响应对桩周冻土地温和应变的影响规律,最后对地震荷载作用下高温不稳定多年冻土区桥梁桩基础的稳定性作出了评价.     

地基液化导致沉箱码头破坏及地基加固方法的非线性数值分析

地震作用引发的地基液化,往往导致沉箱基础的破坏。本文基于Biot两相饱和多孔介质动力耦合理论,采用FE-FD耦合数值分析方法,对液化海床沉箱基础的地震反应进行非线性有效应力分析。在数值分析过程中,建立了以土骨架位移和超静孔隙水压力表达的us-pw动力固结方程和循环弹塑性本构模型,该方法能够很好地模拟地震作用下沉箱码头的动力特性及液化破坏的影响。通过数值模拟计算,分析了采用碎石桩进行置换砂区域的防液化加固方法,并就碎石桩处理区域的选择提出了建议。     

Foundation design considerations for a pile supported critical facility

A large reinforced concrete structure supported on piles extending to bedrock is evaluated using a seismic soil–structure interaction analysis. The physical structure, the supporting pile system, analysis model and analytical methodology used are described. Important considerations in the design of the foundation pile system using the seismic analysis loadings and deformations are discussed.     

3-D Simulation Study on Seismic Response of Bridge Piles in Landslide

The anti-slide support structure is widely used in the anti-seismic reinforcement of bridge foundations, but related experimental research was processing slowly. Based on the prototype of the Jiuzhaigou bridge at the Chengdu-Lanzhou Railway, a 3-D simulation model was established on the basis of the shaking table model test, and the rationality of the dynamic analysis model was verified by indicators such as the bending moment of the bridge piles, peak soil pressure, and PGA amplification factors. The results show that the inertia force of the bridge pier has an important influence on the deformation of the pile foundation. The bending moment and shearing force are larger in lateral bridge piles, and the maximum value is near the pile top. The PGA amplification factor is stronger in the back of the rear anti-slide piles and so is it in front of the bridge pier, and the soil is prone to slip and damage. The bedrock is rigid and the dynamic response is maintained at a low level. The anti-slide piles in the rear row play a major role in the anti-seismic reinforcement design, and the anti-slide piles in the front row can be used as an auxiliary support structure.     

CFG桩基坑内施工对基坑周围环境稳定性的影响

在地下工程中,由于天然地基承载力不足,带有地下室的主体结构采用CFG桩复合地基。因为CFG桩长螺旋钻施工设备限制,地下室底板下的CFG桩必须在深基坑开挖一部分后进行施工。在某深基坑工程中,随着CFG桩的施工,基坑周围地表出现明显开裂现象。为探究其原因,结合该基坑工程实例,利用FLAC3D软件,通过数值模拟分析考虑渗流作用下CFG桩基坑内施工对基坑周围地表变形的影响规律,并把计算结果同实际监测数据进行对比分析。研究结果表明:CFG桩在部分开挖基坑内施工的快速取土作用对基坑内被动土压力区产生扰动,削弱原有的被动土压力,导致基坑周围土体变形。基坑周围地表变形的影响范围超出2倍基坑深度的监测范围,因此,部分开挖基坑内施工CFG桩的基坑工程周围环境的监测范围应在满足国家规范要求的基础上适当增大。根据计算结果建议类似基坑工程监测范围距基坑边缘的距离采用基坑开挖深度与基坑底面以下CFG桩长之和。类似基坑工程设计应加大支护结构和止水帷幕深度,施工时从基坑内部向外部隔桩跳打,并适当增加工期,将有利于降低由于CFG桩基坑内施工对基坑周围土体的影响。     

Effect of a forced harmonic vibration pile to its adjacent pile in layered elastic soil with double-shear model

A new model named double-shear model based on Pasternak foundation and Timoshenko beam theory is developed to evaluate the effect of a forced harmonic vibration pile to its adjacent pile in multilayered soil medium. The double-shear model takes into account the shear deformation and the rotational inertia of piles as well as the shear deformation of soil. The piles are simulated as Timoshenko beams, which are embedded in a layered Pasternak foundation. The differential equation of transverse vibration for a pile is solved by the initial parameter method. The dynamic interaction factors for the layered soil medium are obtained by the transfer matrix method. The formulation and the implementation have been verified by means of several examples. The individual shear effects of soil and piles on the interaction factors are evaluated through a parametric study. Compared to Winkler model with Euler beam, the present model gives much better results for the dynamic interaction of piles embedded in stiff soil with small slenderness ratios. Finally, the effect of a forced long pile to a short pile embedded in multilayered soil medium is studied in detail.