液化场地桩-土-桥梁结构动力相互作用振动台试验研究

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1、哈尔滨r业人学工学硕士学位论文摘要震害调查表明，场地液化是桥梁震害的主要原因之一。考虑液化场地桩一土一桥梁结构动力相互作用，对于正确预测桩基桥梁结构的地震反应具有重要意义。近十年来，液化场地桩一土一桥梁结构动力相互作用的动力试验在国际上引起广泛关注，是本领域研究的热点，也是公认的难点。大型振动台模型试验是研究液化场地桩一土一桥梁结动力相互作用的一种有效手段，日益倍受国内外学者的重视且逐步获得了较多的应用。鉴于上述，在国家自然科学基金项目(50178027)资助下，2002年10月19日一11月5日在同

2、济大学土木工程防灾国家重点实验室，进行了液化场地桩一土一桥梁结构动力相互作用的大型振动台模型试验研究工作，分别做了“自由场地液化1:10模型振动台试验”和“非自由场地液化1:10模型振动台试验”。这次大型振动台模型试验很好地再现了自然地震作用下场地液化及结构破坏的宏观现象，如场地液化的强烈喷砂冒水、地基与结构下沉，尤其是模型的破坏状况与其原型一1976年唐山地震中倒塌胜利桥的震害极其相似;此外，试验中还发现了砂土层中孔隙水压力发展的一种极其有意义的现象，即在输入加速度最初峰值到达时刻出现“瞬时负孔隙水

3、压力”，KagawaT等(1994)在进行液化场地土一桩动力相互作用大型振动台模型试验也有类似现象报道。关于大型振动台模型试验的相似设计研究，直接针对液化场地条件，基于Bockinghamn定理的量纲分析法，并适当考虑地基和结构的材料本构关系、土一结动力相互作用，求解模型的相似比。基于大型振动台模型试验研究结果，初步探讨了场地液化的一般规律及液化场地桩一土一桥梁结构动力相互作用的特性。采用一维有效应力计算程序分析了自由液化场地的动力性能;在此基础上，采用简化的Penzien模型对非自由液化场地的试验结

4、果进行了验证。课题的研究积累了一些相当有益的经验，对于在我国进一步开展液化场地桩一土一桥梁结构动力相互作用大型振动台模型试验研究，无论是在模型相似设计方面、还是在振动台试验技术与关键操作环节方面均提供了一些良好的借鉴:此外，对于进一步加深液化场地桩基桥梁震害理解，促进桥梁抗震与岩土哈尔滨工业大学工学硕is"位论文地震工程的发展，以及逐步形成我国液化场地桥梁抗震设计规范，均具有十分重要的意义。关键词:桩一土一桥梁结构动力相互作用;大型振动台模型试验;液化场地;地震.AbstractEarthquaked

5、amagesurveyindicatedthatliquefactionisoneofthemainreasonscausedbridgedamageduringearthquake.Itisofgreatimportanttoconsiderpile-soil-bridgestructuredynamicinteractioninthegroundofliquefactionforpredictingtheseismicresponseofpile-supportedbridge.Itwasgive

6、nwideatentioninternationallyinrecenttenyearsthatpile-soil-bridgestructureinteractionwasstudied勿dynamictest,anddynamictestofpile-soil-bridgestructureinteractioningroundofsoilliquefactionisonehighlightofit,alsoisrecognizeddifficulty.Shakingtablelargescale

7、modeltestisaneffectivemethodtostudysoil-structuredynamicinteractioninthegroundofliquefaction.Forthereasonabove,itisthefirsttimethatNationalNaturalScienceFoundationofChina(50178027)sponsoredshakingtablescalemodeltestsofpile-soil-bridgestructuredynamicint

8、eractioningroundofsoilliquefactionin2001.AlltestswerecompletedinStateKeyLaboratoryforDisasterReductioninCivilEngineeringinTongjiuniversityfrom10/19/2002to11/5/2002."Shakingtable1:10scalemodeltestofliquefactioninfree-field"and"Sha