本文關(guān)鍵詞：江蘇典型液化地基樁基地震響應(yīng)特性及抗震設(shè)計(jì)方法研究

  更多相關(guān)文章： 地震 液化 樁基礎(chǔ) 江蘇廢黃河泛濫區(qū) 擬靜力法 時(shí)程分析法 抗震設(shè)計(jì)

【摘要】：我國是一個(gè)地震多發(fā)國家,同時(shí)也是世界上地震災(zāi)害最嚴(yán)重的國家之一,地震經(jīng)常威脅著人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全。在地震作用下,可液化土層的液化現(xiàn)象將對樁基產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。如何正確考慮強(qiáng)震作用,合理預(yù)測地震荷載對液化土及樁基的影響,分析地震荷載下樁基的動態(tài)響應(yīng),是亟待解決的難題。本文以江蘇廢黃河泛濫區(qū)含可液化土層地區(qū)地基抗震分析為研究對象,通過ABAQUS大型三維有限元數(shù)值模擬軟件,研究了處于可液化地基中的樁基地震響應(yīng)和樁-土-結(jié)構(gòu)相互作用規(guī)律,分析了不同樁基參數(shù)、地層參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)下樁基地震響應(yīng)的異同,并在此基礎(chǔ)上提出了適用于江蘇廢黃河泛濫區(qū)可液化土層中樁基抗震的設(shè)計(jì)流程。取得的主要成果如下：(1)對國內(nèi)外樁基抗震的理論研究和試驗(yàn)研究現(xiàn)狀進(jìn)行了全面地回顧與總結(jié),對研究中存在的主要問題進(jìn)行了分析。(2)總結(jié)了江蘇省廢黃河泛濫區(qū)的主要工程地質(zhì)特征,通過室內(nèi)動三軸試驗(yàn)和現(xiàn)場SCPTU試驗(yàn),獲取了工程場地的動剪切模量、阻尼比和剪切波速等土動力學(xué)參數(shù),建立了土層剪切波速與CPTU主要測試參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式。(3)根據(jù)依托工程的工程地質(zhì)條件,建立了含可液化土層的數(shù)值計(jì)算模型,先后用擬靜力法和時(shí)程分析法計(jì)算了地震作用下的樁身內(nèi)力,并對擬靜力法計(jì)算樁頂彎矩公式進(jìn)行了修正。分析認(rèn)為,時(shí)程分析法的運(yùn)算結(jié)果更加切合實(shí)際,規(guī)范中所用的擬靜力法因忽略了土層變位而使計(jì)算結(jié)果偏小。(4)分別從樁基、地層、上部結(jié)構(gòu)和樁與承臺嵌固方式四個(gè)方面,分析了各參數(shù)對樁-土-結(jié)構(gòu)動力相互作用的影響特征。從抗震角度來看,在本文給出的土層參數(shù)和工況條件下,灌注樁的樁身直徑存在一個(gè)最佳范圍,為0.6 m～0.8m;對于管樁,數(shù)值模擬結(jié)果表明,沿樁頂以下一定深度內(nèi)施加強(qiáng)度為C45的灌芯或厚度為3mm-8mm的鋼圈護(hù)壁均可有效提升其抗震性能；地震作用下埋深10m以內(nèi)淺層液化土的存在對建筑物和樁基的影響顯著,且會使反應(yīng)譜在2s以上長周期范圍內(nèi)有第二峰值,而埋深10m～20m的深層液化土可作為上部結(jié)構(gòu)的“緩沖墊”;上部結(jié)構(gòu)因地震動而產(chǎn)生的慣性力對樁基礎(chǔ)的影響只在結(jié)構(gòu)層數(shù)大于10層時(shí)較為明顯,而地下室的存在可使樁基因地震作用而產(chǎn)生的內(nèi)力減小約15%---20%；樁頂固接產(chǎn)生的樁身內(nèi)力要明顯大于樁頂鉸接,其差異主要發(fā)生在樁頂以下10m范圍內(nèi)(約合15倍樁徑),但采用樁頂鉸接形式對上部結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)是不利的；對預(yù)制PC圈樁基礎(chǔ)結(jié)合工法(CP工法)和樁-承臺連接處預(yù)留錐形空隙工法(FT工法)兩種樁頂半剛性連接工法的分析表明,CP工法的彈簧連接剛度可取2500 kN/m～4000 kN/m,同時(shí)給出了位移控制和外力控制模式下FT工法的簡化力學(xué)模型與樁頂彎矩計(jì)算公式,當(dāng)土層條件較差時(shí)應(yīng)采用位移控制模型,土層條件較好時(shí)則應(yīng)采用外力控制模型。(5)總結(jié)了液化土層處理、樁基抗震設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)隔震等防治樁基震害的技術(shù)方法,提出了適用于江蘇省廢黃河泛濫區(qū)可液化土層中樁基抗震設(shè)計(jì)的流程與方法。
【關(guān)鍵詞】：地震 液化 樁基礎(chǔ) 江蘇廢黃河泛濫區(qū) 擬靜力法 時(shí)程分析法 抗震設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU435;TU352.11
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 研究背景11-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-20
• 1.2.1 理論計(jì)算方法13-16
• 1.2.2 樁基震害調(diào)查16-18
• 1.2.3 數(shù)值模擬計(jì)算18-19
• 1.2.4 樁的動力特性影響因素研究19-20
• 1.3 存在的主要問題20
• 1.4 論文主要研究內(nèi)容20-23
• 第二章 廢黃河泛濫區(qū)地基土工程特性調(diào)查與試驗(yàn)研究23-47
• 2.1 廢黃河泛濫區(qū)地基土的工程地質(zhì)分區(qū)23-24
• 2.1.1 分區(qū)原則及方法23
• 2.1.2 工程地質(zhì)分區(qū)23-24
• 2.2 各分區(qū)地基土工程性質(zhì)特征與評價(jià)24-31
• 2.2.1 沂沭丘陵平原區(qū)(Ⅰ)24-25
• 2.2.2 黃泛沖積平原區(qū)(Ⅱ)25-28
• 2.2.3 廢黃河三角洲平原區(qū)(Ⅲ)28-29
• 2.2.4 里下河低洼平原區(qū)(Ⅳ)29-30
• 2.2.5 濱海平原區(qū)(Ⅴ)30-31
• 2.3 廢黃河泛濫區(qū)地震工程地質(zhì)條件31-35
• 2.4 可液化土的動力學(xué)特性試驗(yàn)研究35-45
• 2.4.1 室內(nèi)動三軸試驗(yàn)35-39
• 2.4.2 現(xiàn)場波速試驗(yàn)39-45
• 2.4.3 試驗(yàn)所得土動力學(xué)參數(shù)小結(jié)45
• 2.5 本章小結(jié)45-47
• 第三章 地震作用下樁基動態(tài)響應(yīng)計(jì)算方法研究47-87
• 3.1 工程概況47-54
• 3.1.1 工程背景47-48
• 3.1.2 工程地質(zhì)條件48-51
• 3.1.3 水文地質(zhì)條件51
• 3.1.4 場地地震效應(yīng)評價(jià)51-52
• 3.1.5 計(jì)算模型與參數(shù)選定52-54
• 3.2 分析樁基動態(tài)響應(yīng)的擬靜力法54-64
• 3.2.1 擬靜力法原理54
• 3.2.2 底部剪力法求解基礎(chǔ)頂面內(nèi)力54-57
• 3.2.3 液化地層水平抗力折減57-59
• 3.2.4 求解樁身內(nèi)力和位移59-64
• 3.3 地震作用下樁基動態(tài)響應(yīng)的數(shù)值模擬64-83
• 3.3.1 ABAQUS軟件及其動力學(xué)分析模塊介紹64-67
• 3.3.2 三維有限元模型的建立67-74
• 3.3.3 計(jì)算結(jié)果與分析74-83
• 3.4 擬靜力法與數(shù)值模擬結(jié)果的對比與分析83-85
• 3.5 對擬靜力法計(jì)算樁頂彎矩公式的修正85-86
• 3.6 本章小結(jié)86-87
• 第四章 地震作用下樁基動力響應(yīng)的影響因素分析87-133
• 4.1 樁基參數(shù)87-101
• 4.1.1 樁身直徑87-91
• 4.1.2 樁身模量91-95
• 4.1.3 樁身類型95-101
• 4.2 地層參數(shù)101-115
• 4.2.1 液化區(qū)厚度102-105
• 4.2.2 液化區(qū)位置105-108
• 4.2.3 液化區(qū)處理深度108-112
• 4.2.4 液化區(qū)處理強(qiáng)度112-115
• 4.3 上部結(jié)構(gòu)參數(shù)115-122
• 4.3.1 上部結(jié)構(gòu)層數(shù)115-119
• 4.3.2 地下室層數(shù)119-122
• 4.4 樁頂嵌固方式122-132
• 4.4.1 樁頂固接與鉸接122-126
• 4.4.2 樁頂半剛性連接126-132
• 4.5 本章小結(jié)132-133
• 第五章 減少可液化土層中樁基震害的工程措施133-143
• 5.1 適用于江蘇廢黃河泛濫區(qū)可液化土的處理方案133-135
• 5.2 樁基抗震措施135-137
• 5.2.1 樁身參數(shù)135
• 5.2.2 樁身構(gòu)造135-137
• 5.2.3 樁基布置137
• 5.3 結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)隔震設(shè)計(jì)137-138
• 5.3.1 常用的隔震技術(shù)137-138
• 5.3.2 地下室的消能作用138
• 5.4 處于可液化土層中的樁基設(shè)計(jì)流程138-141
• 5.5 本章小結(jié)141-143
• 第六章 結(jié)論與展望143-145
• 6.1 本文主要研究成果143-144
• 6.2 下一步研究方向144-145
• 參考文獻(xiàn)145-149
• 致謝149-150
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的文章及參加工程實(shí)踐情況150

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：584780