地震液化大變形對橋梁樁基影響評價理論與應(yīng)用研究.pdf

1、本文通過國內(nèi)外資料調(diào)研、震害調(diào)查、室內(nèi)外試驗和數(shù)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(nèi)外有關(guān)文獻的研究分析，總結(jié)了地震液化大變形及其對樁基影響試驗研究現(xiàn)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(shè)計現(xiàn)狀與存在問題；液化大變形防治措施研究現(xiàn)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(zhì)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(yīng)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(nèi)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(jīng)驗預測法，并將預測結(jié)果與實測資料進行對比，結(jié)果表明：在同等條件下，前者預測結(jié)果顯著偏??；基于CPT或基

3、于SPT原位測試的預測方法，計算結(jié)果相差不大，且預測值和實測值相近。由于側(cè)向大變形受控于液化層中的分布殘余剪應(yīng)變，液化層厚度在側(cè)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(jīng)驗法對于工程設(shè)計來說，應(yīng)該是一個相對較好的預測方法。 (4)目前，樁基礎(chǔ)在水平荷載作用下的樁身內(nèi)力和位移計算一般適用于樁側(cè)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(cè)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(yīng)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(nèi)力和位移分析，適用于樁側(cè)土地基系數(shù)沿樁身變化的情況，且計算精度可控制，不需查取圖表。 (5)應(yīng)用有限平衡方法對液化大變形條件下樁身內(nèi)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(jù)靜力平衡條件，應(yīng)用基于離心模型試驗的LE法進行了樁身內(nèi)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(shù)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(shù)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(shù)值模擬，分析了三層土和兩層土模型中樁基的響應(yīng)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(jié)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(shù)值分析，并探討了設(shè)計樁長、加固范圍對處治效果的影響。 (9)將上述研究應(yīng)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(zhì)條件、區(qū)域內(nèi)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