【摘 要】
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桩基础是当今应用最广泛的深基础之一,适合于各种复杂的地质情况,对称双桩结构在桥梁和水利工程中应用较多,桩基的动力响应特征和影响因素是一个涉及多学科的研究课题,具有很强的实用价值和理论价值,所以对称双桩结构的动力响应特征规律及影响因素是值得深入研究的课题。基于这个课题本文通过研究总结国内外桩基的动力响应研究,开展了对称双桩振动台模拟试验再现动力荷载作用下结构的动力响应全过程,通过引进砂土液化大变形土
【基金项目】
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国家自然科学基金资助项目(51008110); 国家自然科学基金《基于不同地震动强度的液化土中直斜桩动力响应特征及规律研究》(51778207); 河北省自然科学基金资助项目(E2018202107)《液化土中直斜群桩横向动力响应特征及桩土相互作用机制研究》;
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桩基础是当今应用最广泛的深基础之一,适合于各种复杂的地质情况,对称双桩结构在桥梁和水利工程中应用较多,桩基的动力响应特征和影响因素是一个涉及多学科的研究课题,具有很强的实用价值和理论价值,所以对称双桩结构的动力响应特征规律及影响因素是值得深入研究的课题。基于这个课题本文通过研究总结国内外桩基的动力响应研究,开展了对称双桩振动台模拟试验再现动力荷载作用下结构的动力响应全过程,通过引进砂土液化大变形土体本构模型,并采用ABAQUS有限元软件建立对称双桩动静耦合网格自适应数值模型,将实验结果与数值模拟结果进行对比分析,在验证模型的合理性和准确性的基础上进一步探究对称双桩横向动力响应特征的影响因素,研究成果为桩基抗震设计提供一定的理论参考。本文的研究工作内容如下:(1)通过白金汉π相似设计理论,设计了对称双直桩和对称双斜桩在不同动力荷载作用下,干砂和饱和砂土中的横向动力响应特征试验。通过振动台台面分别输入模型箱底部0.15g、0.20g、0.30g正弦波以及0.20g的El-Centro波、Kobe波。通过FBG光纤传感系统采集模型的加速度、位移、液化土中的孔隙水压力。(2)基于振动台试验,引入二次开发的砂土大液化UMAT子程序,利用ABAQUS有限元软件通过偏置网格和网格自适应技术、静动耦合的边界转换、初始应力平衡建立对称双桩模型。将振动台试验处理结果与数值模拟结果对比分析验证,该模型能够较好的模拟试验中所得到的加速度和位移时程响应,放大效应以及超静水孔压比和桩身弯矩,验证了数值模型的有效性和准确性。(3)利用本文所建立的对称双桩数值分析模型,进一步分析研究了液化砂土中动力荷载频率、桩身倾斜角度、上覆粘土层厚度等因素对桩基横向动力响应特征的影响。为对称双桩的横向动力响应影响因素振动台试验提供理论准备,为桩基抗震的设计理论及工程应用提供理论指导。
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