液化场地桩基地震失效机制:现状与挑战

震害调查表明,多次破坏性地震中均发生液化场地桩基严重破坏的典型实例。针对地震土体液化诱发桩基破坏这一突出难题,国内外学者围绕液化场地桩基抗震的紧迫需求,采用多重研究方法,揭示液化场地桩基弯曲、屈曲和沉降等多种失效模式,取得系列丰硕研究成果。首先开展典型液化场地桩基震害实例的调研与分析,总结液化场地桩基震害主要的表现形式和破坏模式,剖析各种桩基失效模式触发机制和演化机制,指出当前研究的重难点问题,并给出液化场地桩基抗震研究进一步需要努力的方向。期望这项工作能够给研究者们提供一些有用的参考,并助力于我国液化场地桩基抗震理论的不断发展和完善。

考虑群桩效应的液化场地桩-土动力p-y曲线研究

为了研究液化场地单桩-土动力p-y曲线对群桩基础的适用性,本文基于OpenSees有限元计算平台,建立了液化场地群桩-土耦合体系地震反应数值模型,并通过离心机试验结果对模型的可靠性进行了验证;基于此数值模型探讨了“p乘因子法”中p-y曲线在液化场地群桩-土动力相互作用分析中的可靠性;通过反复地数值模拟与分析,以桩间距为控制指标,对现有“p乘因子法”中的p-y曲线进行了修正,构建了考虑桩间距效应的液化场地群桩-土动力相互作用p-y曲线,并通过离心机试验结果对其正确性进行了检验。

液化微倾场地群桩-土动力相互作用p-y曲线特性

基于OpenSees计算软件建立液化微倾场地群桩-土动力相互作用有限元模型,分析液化微倾场地饱和砂土p-y曲线特性,系统研究了场地倾斜角度、桩径、地震作用幅值和基桩位置对饱和砂土动力p-y曲线特性影响。研究表明:土体即将液化时,桩基土反力达到峰值;土体液化后,土体表现出了流体特性;土反力峰值、桩土相对位移峰值和初始刚度随场地倾斜角度增加而增大;桩径越大,液化砂土的耗能效应越明显;随着地震作用幅值的增加,桩土相对位移峰值和土反力峰值也随之增加;液化微倾场地上坡桩受到的土体侧向流动力大于下坡桩。

基于性态的液化场地多跨桥梁桩基地震响应分析

针对液化场地多跨简支桩基桥梁体系,考虑地震随机性的不确定性和认知的不确定性,结合地震危险性曲线自身的不确定性,推导性态指标危险性曲线的解析表达式。利用地震动强度指标PGV/PGA,输入不同幅值的地震动,进行液化场地多跨桩基桥梁体系地震反应有限元分析。基于有限元数值分析结果,选取地震过程中关键位置位移和弯矩的最大值作为性态指标的响应,通过在双对数坐标下进行线性拟合,得到不同性态指标的地震需求模型和地震危险性曲线,进而分析其响应特性。此工作可为同类桥梁工程抗震设计提供必要的参考和借鉴。

压入法表征涂层结合强度的声发射信号分析

采用超音速等离子喷涂技术制备以AlSi为底层,AT13为面层的涂层,对涂层组织和基本性能进行表征和测试;采用表面压入法诱导涂层损伤失效,声发射技术实时在线监测压入过程;采用SEM对涂层压痕形貌进行分析;运用小波分解法,对所得的声发射信号进行噪声分析。结果表明,表面压入法在有效诱导涂层体系损伤失效的同时,声发射信号可给出明显突变提示,声发射信号主要由涂层体系声发射源产生,夹杂非常微弱的噪声信号。与原始信号相比,噪声信号很小,分析试验结果时可以忽略不计。

液化微倾场地群桩地震反应分析拟静力方法

采用水-土动力耦合四节点等参单元,结合可准确描述砂土液化特性和累积剪切变形特性的多屈服面弹塑性本构模型,建立了液化微倾场地群桩-土动力相互作用有限元模型。随后,利用此模型计算获得正弦荷载作用下桩-土动力p-y曲线,以场地倾斜角度和埋深作为主控因素,对API规范计算公式中极限土阻力参数进行修正,提出修正系数。最后,基于非线性文克尔地基梁模型,提出液化微倾场地群桩-土相互作用拟静力方法,并通过有限元分析结果验证,拟静力方法的正确性和可靠性,据此研究桩模量、桩底连接刚度和桩径对桩基地震响应的影响规律。研究表明:随着桩基模量和桩底连接刚度的增加,桩侧向位移减小;保持桩基抗弯刚度不变,桩的弯矩和位移随着桩径增大而显著增加。