强震下可液化场地桩－土动力相互作用宏观力学模型研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
51108134
项目类别：
青年科学基金项目
资助金额：
25.0万
负责人：
唐亮
依托单位：
哈尔滨工业大学
学科分类：
E0807.岩土与基础工程
结题年份：
2014
批准年份：
2011
项目状态：
已结题
起止时间：
2012-01-01 至2014-12-31

项目参与者：
陆金池；徐鹏举；苏雷；高霞；李青华；林基聪；
关键词：
动力宏观力学模型可液化场地桩－土－桥梁结构地震相互作用强震

项目摘要

采用理论分析、数值模拟、试验方法及震害调查相结合的研究手段，建立强震下可液化场地桩－土动力相互作用宏观力学模型。首先，基于塑性理论和边界面概念，从宏观力学角度出发，建立完全排水条件下桩－土动力相互作用荷载－位移关系的力学模型，在确保力学模型的主要特征不改变的基础上，构建便于推广且算法高效的物理实现形式（宏单元）；其次，采用r-S空间中"液化面"概念，将其等价用于评估桩周土的有效应力状态，借助孔压发生器修正上述宏单元，实现对不同排水条件下宏观动力特性的定量描述；通过理论修正单向模型，得到考虑双向荷载耦合效应的宏观力学模型。最后，标定宏观力学模型的参数，并给出参数取值的具体方法，通过数值方法重新模拟桩－土地震相互作用，检验宏观力学模型的正确性。这对于追踪国际前沿技术与最新进展，发展新型的考虑土－结相互作用的可液化场地桥梁桩基抗震分析方法，提升我国桥梁工程抗震基础研究的创新能力，具有重要意义。

结项摘要

针对强地震下液化场地桩－土－桥梁结构地震相互作用，主要根据振动台试验，研究建立动荷载－动位移关系曲线的可靠技术途径。首先，通过可获得孔压累积过程的类正弦拟合波输入振动台试验，可靠建立动力动荷载－动位移关系曲线，并研究曲线时程变化及孔压变化对曲线影响等；然后，通过实际地震输入振动台试验，研究将小震输入建立的曲线转变为较大震输入曲线的修正方法，并考察修正曲线特征且分析原因；继之，基于修正曲线，构建便于推广且易于数值实现的曲线理论模型，并给出一般模型式与参数取值方法，可刻画地震中桩土分离、土体软化与硬化等非线性过程。针对振动台试验且结合原型试验、规范方法、震害事例，采用构建的曲线的理论模型模拟桩－土地震相互作用，通过动力有限元法模拟计算，检验与修正曲线的理论模型，并做模型参数敏感性分析，提出我国现行规范设计方法的初步改进建议。应该说，这对于追踪国际前沿技术与最新进展，提高我国桥梁工程抗震基础研究的创新能力，具有重要意义。项目执行期间，发表了期刊论文14篇、会议论文2篇，其中SCI收录论文7篇、EI收录5篇及核心期刊论文5篇。申请1项中国国家发明专利、2项中国软件著作权。培养硕士研究生6名（3名已毕业）。