装配式方钢管混凝土柱框架-条板复合墙结构足尺振动台试验研究

为研究装配式方钢管混凝土（CFSST）柱框架-条板复合墙结构的抗震性能,对一个两层房屋足尺模型实施了振动台试验,分析了模型在不同工况下的损伤累积过程,研究了模型动力特性和地震响应的变化规律。结果表明：随着地震波峰值加速度的增大,模型自振频率逐渐降低;在地震波峰值加速度为0.7g前阻尼比逐渐增大,之后略降;楼层加速度放大系数介于1.2～1.8之间,且呈降低趋势。模型在8度基本、8度罕遇地震动作用下的最大层间位移角满足规范限值要求,且残余位移较小。模型内力变化具有阶段性特征：在墙板裂缝贯通前,条板复合墙是主要的抗侧力构件,而CFSST柱框架内力较小;裂缝贯通后,条板复合墙通过内部的摩擦错动一定程度上耗散了台面振动能量,是主要的耗能构件;最终条板复合墙裂解为多个单一条板,但仍具有较强的抗倒塌能力。总体上,条板复合墙和CFSST柱框架变形协调,共同工作性能良好,且墙体拉结措施可靠,符合规范要求。     

A large-scale shaking table model test for acceleration and deformation response of geosynthetic encased stone column composite ground

Effective mitigation of seismic-induced ground hazards requires an improved understanding of ground response in terms of earthquake wave propagation and ground deformation. Here, this paper examines the effects of geosynthetic-encased stone columns (ESCs) and ordinary stone columns (SCs) on the acceleration amplitude and frequency content responses of sand profiles, and the deformation of the ground using a large-scale shaking table model test. The model was excited by 15 shaking events including El Centro motion, Wenchuan Qingping motion and Kobe motion with peaks ranging from 0.1 to 0.9 g. The results indicate that the ESCs more significantly amplify surface accelerations compared to the SCs in the frequencies ranging from 10 to 17 Hz and from 2.5 to 9 Hz. The horizontal peak acceleration values in the ESCs composite ground are approximately twice those of the SCs composite ground. The acceleration response of the ground is influenced by the applied acceleration peak and frequency content, reinforced type, and structure. After the seismic excitation, the ESCs composite ground develops much narrower surface cracks distributed in a larger area compared to the SCs.     

振冲碎石桩地基处理在实际工程中的运用

振冲碎石桩适用于处理砂土、粉土、粉质黏土、素填土和杂填土等地基.对于处理不排水抗剪强度不小于20kPa的饱和黏性土和饱和黄土地基,应在施工前通过现场试验确定其适用性.论文主要探讨处理液化土层振冲碎石桩复合地基应用及注意的问题.     

碎石桩复合地基的沉降与固结计算以及稳定分析

给出了碎石桩复合地基的沉降计算方法,分析了碎石桩复合地基固结的原因和计算方法,并给出了碎石桩复合地基与复合土体的稳定性验算方法。     

可液化地基单桩基础离心机模型试验的三维数值分析

文章通过三维水土耦合动-静一体有限元程序DBLEAVES对饱和砂土地基（Dr=40%）单桩基础的离心机模型试验进行模型试验相对应的原型三维有限元数值模拟和分析。对比分析小震（峰值加速度0.08g）和大震（峰值加速度0.47g）情况下的土体加速度、超静孔隙水压、沉降位移以及桩身弯矩等变化规律。其中,地基土的性质采用应力诱导各向异性的交变移动弹塑性模型模拟,基桩采用弹性梁单元模型模拟。结果表明：①超静孔隙水压会“隔断”振动波的传递,当土体接近完全液化时,土表面峰值加速度会明显小于输入波峰值加速度,而当超静孔隙水压比较小时,土表面加速度相对于输入波则可能会放大;②地震时所达到的最大超静孔隙水压比是地基土沉降量的主要因素之一,且一大部分沉降发生在震后的孔压消散期;③数值模拟与模型试验结果的对比分析表明,交变移动模型可以较好地反映土体在交变荷载下的动力响应特性,验证了所采用的DBLEAVES程序和有限元方法的有效性。     

Shaking table test of super high-rise structure on liquefied ground

为了研究液化地基上超高层结构在地震作用下的动力特性和动力响应,设计了液化场地超高层结构模型,并对其进行振动台试验。分析了超高层结构的自振频率、阻尼比、振型、加速度响应、位移反应、结构顶层加速度响应组成和地基孔隙水压力。结果表明：随着加速度峰值的增大,结构的自振频率下降,阻尼比增大;由于结构刚度变化不大,结构振型曲线的形状变化不明显;结构的动力响应不仅与输入地震波的加速度峰值有关,还与地震波的频谱特性有关;结构顶层的加速度反应主要由结构弹塑性变形加速度分量组成,其次是基础转动引起的摆动加速度分量和平动加速度分量;当地震波加速度到达第1个峰值时,砂土层的超孔隙水压力存在负值。     

高地震烈度区粉土地基抗液化及隧道抗震研究

昆明东外环下穿隧道工程是昆明南火车站枢纽工程中的一个重大项目,在勘察过程中发现K2+100~K2+200隧段含两层粉土层,且其中一层紧靠隧道设计底板。由于该工程处于高地震烈度区,在地震作用下粉土极易发生液化,直接影响到上部隧道结构的稳定。针对该工程实例,利用FLAC~(3D)软件开展了高地震烈度区粉土地基抗液化及不同隧道衬砌混凝土强度等级与衬砌厚度等条件下的隧道抗震研究。计算结果表明,在设计地震动加速度为0.2 g的条件下,该工程粉土地基超孔压比约为0.2,粉土地基不会发生液化;随着衬砌厚度的增加,衬砌弯矩和剪力总体呈现增长趋势,而混凝土强度等级的变化对衬砌的受力影响很小。分析结果初步揭示了可液化土中隧道结构的抗震特性,可为设计所参考。     

农村房屋地基砂垫层隔震系统振动台试验研究

为研究农村房屋的防震减灾措施，验证地基砂垫层的减震效果，制作了1/4缩尺的1层砌体结构模型，采用大型振动台进行了有地基砂垫层隔震措施与无隔震措施的对比试验。采用自行研制的大型叠层剪切模型土箱，地基土采用粉质黏土，砂垫层采用中粗河砂。进行多工况单向水平激励的模拟地震试验。结果表明：在峰值加速度为0.1g和0.2g的El Centro波激励下，地基砂垫层隔震系统主要依靠砂垫层的塑性变形消耗部分地震能量，从而减少了上部结构的地震反应；在峰值加速度为0.4g的El Centro波激励下，一方面依靠砂土的塑性变形消耗部分地震能量，另一方面由于结构基础与地基土之间的相对滑移运动，限制了地震反应向上部结构的传递；在基础埋深范围内回填砂土的措施既促进了结构基础与地基土之间的相对滑移，又对上部结构的位移反应起到了较好的限制作用；地基砂垫层隔震系统可有效减小结构的加速度、层间位移、层间剪力，在峰值加速度为0.4g的El Centro波激励下，楼层加速度峰值减小35%，层间位移峰值减小59%，层间最大剪力减小34%。     

附加压重下复合地基地震变形研究

碎石桩复合地基抗液化效果研究主要集中在强度方面,从抗震安全性角度来看,还应包括变形问题,主要用有限差分法开展了地震作用下碎石桩复合地基地震液化特性及变形研究。在动力分析中充分考虑孔隙水与土之间的耦合。分析了碎石桩复合地基上部存在不同的附加压重情况下,受El-Centro地震波作用下地基中孔压比的发展及桩间土变形时程。结果表明,碎石桩复合地基在承载力范围内,复合地基上部荷载越大,可以有效减小地基在地震动荷载作用下产生的超孔隙水压力。但是,随着上部荷载的增大,地震期间会产生较大的竖向沉降变形,而地震结束后固结沉降较小。     

筋箍碎石桩复合体抗剪性能研究

筋箍碎石桩复合体抗剪性能对其稳定性分析至关重要。文章采用大型直剪仪,开展多组单根筋箍碎石桩及桩周土形成的复合体的直剪试验,深入分析了法向应力、桩周填土性质、筋材抗拉强度等因素对复合体抗剪性能的影响。试验结果表明：筋箍碎石桩复合体的抗剪强度大于普通碎石桩复合体,且筋材抗拉强度越大,加筋效果越明显,复合体抗剪强度的提高幅度越大;当桩周为砂土时,砂土相对密实度对复合体抗剪性能影响较小;当桩周为黏土时,黏土含水量越高,筋箍碎石桩复合体的抗剪性能越低。筋箍碎石桩复合体可能出现筋材胀裂破坏、筋材剪断破坏及桩身弯扭破坏等3种受剪破坏模式。此外,筋箍碎石桩复合体的抗剪强度可采用面积置换率法计算。     

地基基础震害及处理措施

是对国家标准GB50011－2001《建筑抗震设计规范》的第四章场地、地基与基础中的地基基础抗震的主要修订条文的解说,涉及液化土及软土处理、桩基抗震设计等部分。文中介绍了近年来的地基基础震害及规范修订依据,并介绍了某些编制的背景资料。     

可液化场地下盾构扩挖地铁车站结构地震破坏机制振动台试验

 开展近远场水平地震动作用下可液化地层中盾构扩挖地铁车站结构振动台试验,分析模型地基土层的侧向变形、孔压比、加速度、宏观现象和动土压力以及结构的加速度、应变等物理量。研究结果表明,可液化模型地基在激振时经历先震密而后上浮的物理过程,震后有明显的喷砂冒水现象;地基土层侧向发生的是剪切型变形,其左摆与右摆过程中的峰值位移出现明显的不对称现象;小震时,模型地基中的加速度放大系数从下部到表层逐渐增大,中震及大震时,表现出先减小后增大的趋势;地震波沿模型地基向上传播的过程中,出现明显的高频滤波、低频放大的现象;可液化地基的孔压在地震作用下经历“急增长、慢消散”的变化过程;地下结构的存在对其周围地基孔隙水压力的增长(砂土液化)有明显的抑制作用。随着输入地震动强度的增加,动土压力明显增大,地下结构上、下方的土压力差值是结构发生液化上浮的内因,结构本身在强震过程中逐渐从弹性状态向弹塑性转化;液化场地条件下的结构侧方动土压力有随着埋置深度的增加而增加的趋势;可液化场地条件下盾构扩挖地铁车站结构的地震破坏机制是：中柱率先发生剪压破坏,而后是隧道开口部位与拱肩破坏,随后是侧墙与顶板的连接部位受拉破坏,最终形成机构而发生倒塌。     

液化场地-群桩基础-结构体系动力响应分析—大型振动台模型试验研究

进行了液化场地-结构体系动力相互作用大型振动台试验,对土体和桩基的加速度反应、饱和砂土层的孔压反应等进行了测试。重点阐述了土体和群桩基础的加速度地震响应特征和饱和土体的孔压发展规律,并对土体侧向变形规律进行了分析。试验研究结果表明：0.05g拍波输入时,土体和桩基对加速度反应有着明显放大作用,土体各处孔压比增长幅度不大,土体侧向位移较小;0.3g汶川地震卧龙台地震记录输入时,桩基加速度反应规律与土体反应基本一致,土体孔压比增长明显,上部土体完全液化;土体水平侧向变形较大。本文成果可为液化场地-群桩基础动力相互作用研究做对比分析和验证数值模拟工作提供参考。     

大间距桩筏基础地震响应离心模型试验研究

针对饱和软土地基中大间距摩擦型桩筏基础抗震问题,采用离心振动台开展了桩筏基础地震响应的试验研究。为模拟实际软土场地浅部超固结黏土和深部正常固结黏土的地层特征,试验在高岭土土样表面预铺砂层,然后在50g离心加速度下进行固结。上部结构简化为质点和杆构件,基础形式包括桩头刚接和桩头自由2种类型的大间距桩筏基础模型。试验分析了模型的加速度和位移、土层内部孔隙水压力以及桩身应变等响应。试验结果表明:在软土场地自振频率范围内,结构–基础–地基三者相互作用十分明显,基础与结构加速度放大系数高于其它频率范围;桩头刚接与桩头自由的基础在地震时均产生了较周围地表土体更大的竖向沉降,但震后较长时间内基础与地表沉降速率基本一致;地震结束时,桩头刚接的上部结构侧向位移与基础倾斜值均较桩头自由时减少一半以上,但上部结构加速度放大作用更加明显;桩筏基础承载能力因土体软化行为有所降低,震后部分上部荷载由群桩转移到筏板,但桩筏荷载分担比例总体变化不大。试验揭示了软土震陷时桩基的变形控制机理,为软土地基减沉桩基础的抗震设计提供参考。     

碎石桩复合地基承载力计算方法探讨

振冲碎石桩是处理软弱地基地一种有效方法。对碎石桩的加固机理及破坏形式进行了简要论述,对碎石桩复合地基承载力计算的几种常用方法进行了对比分析。荷载作用下碎石桩桩体绝大多数发生鼓胀破坏,碎石桩单桩承裁力fpk的计算可采用Braus法进行计算;复合地基承载力宜直接采用单桩承裁力和桩间土承载力按面积置换率进行叠加来确定。最后通过算例验证了所推荐的计算方法。     

地震设防区高层建筑人工地基设计探讨

当天然地基不能满足建（构）筑物设计要求时,需要对其进行地基处理,形成人工地基,以满足建（构）筑物的安全与正常使用。人丁地基包括复合地基和桩基础。在地震设防区建造高层建筑时,对承载力低、压缩性高及存在有液化土层的地基,研究探讨人丁地基设计,是一件很有实际意义的工作。对现有规程规范进行了全面深入研讨和分析,并通过一工程实例在现有规程规范的基础上进行优化设计,做到设计方案技术先进可行、经济合理,为以后类似工程设计提供参考。     

碎石桩复合地基抗液化性能的数值模拟

将饱和砂土视为土-水两相介质,以Biot动力固结方程为基础,编制完全耦合的三维排水有效应力动力反应分析程序,通过模型试验验证程序的正确性。利用该程序对碎石桩复合地基进行地震响应分析,探讨不同土层构成和不同附加压重等因素对抗液化性能的影响。结果表明:经碎石桩加固后,桩间土中的超孔压比比未加固前减小;随时间的延长,出现了明显的超孔压消散现象,距离碎石桩越近,超孔压消散现象越明显;附加压重对地基中超孔隙水压力的增长有明显地抑制作用,在进行工程设计时应该考虑附加压重的有利影响,适当增加桩间距。     

筋箍长度及刚度对加筋碎石桩复合地基承载力影响分析

针对加筋碎石桩复合地基中桩体性能,通过有限元数值模拟与模型试验对比分析,验证了数值模型的可靠性,进而变换加筋长度,研究分析了复合基础下端承加筋单桩与群桩的极限承载能力和破坏模式。研究结果表明:筋材强度较低时,加筋长度不会对桩体破坏模式产生影响,对极限承载能力提高有限;随着筋材强度不断提高,碎石桩在加筋体以下区域发生剪切破坏,并且随着加筋长度的增加向更深土层发展,基础的极限承载能力线性增长。加筋长度对群桩复合地基不同位置处桩体的破坏模式影响不同。相较于边桩,中心桩在桩身较深位置处发生剪切破坏,筋材需达到较深的长度才发挥约束效果。     

液化场地浅埋钢筋混凝土结构物变形及 动土压力分析

 基于多重剪切机构塑性模型和液化前缘面的有效应力分析方法,分析不同地震强度下液化场地中浅埋大断面矩形钢筋混凝土结构物变形与地震动土压力分布特征,进而探索0.85 g输入地震波条件下结构物与液化土间的相对位移差、结构物侧壁和顶底板土体的动土压力、剪切应力、有效应力和超孔隙水压力的变化规律。研究得出结构物的最大变形、弯矩和曲率值随着地震强度的加大而增大,结构物最先发生屈服变形部位位于拐角处,并逐步向周围扩展;场地发生液化模型中的结构物–液化土相互作用系数数值小于场地未发生液化模型,结构物与土体间的相对位移差值随着场地液化而剧增到一定值;作用于结构物侧壁的动土压力最大值和震后值随地震强度加大而增加,但不是简单的线性增长;结构物侧壁动土压力随着振动持续而增长,而作用于顶底板土层的剪切应力和侧壁有效应力随着土体液化而剧减。研究结论可为液化场地浅埋结构物的抗震设计提供可靠的依据和参考。     

大型火力发电厂钢筋混凝土框排架主厂房结构抗震性能试验研究

对按照《建筑抗震设计规范》(GBJ 11—89)设计并已投产使用的某大型火力发电厂钢筋混凝土主厂房框排架结构抗震性能进行研究,进行1/7比例含有三跨三榀五层框排架子空间模型抗震性能拟动力和伪静力试验。研究分析表明:该类不规则结构裂缝分布广泛,由于整体结构“强梁弱柱”的特点,最终破坏塑性铰主要在柱上。破坏最严重的是原型结构的第5层,主要由于该处柱变截面及变梁变柱异形节点存在。模型结构在峰值加速度0.05g地震波作用下,满足“小震不坏”的要求;在峰值加速度0.30g地震波作用下,满足“大震不倒”的设防要求。表明按《建筑抗震设计规范》(GBJ 11—89)设计的钢筋混凝土框排架可满足7度抗震设防要求,但在抗震设防更高烈度地区应用应慎重。