西北寒区多年冻土场地地震动特性及桩基动力响应分析

论文摘要

我国西北地区分布着众多的多年冻土,而且随着西北经济的发展,一带一路政策的执行,交通基础建设也在逐渐加强。由于冻土的力学性质随着温度变化,极不稳定,因此交通基础建设中多采用桩基基础,具有很好的稳定性。同时西北地区也是地震多发地带,因此为了交通基础的安全性和耐久性,对冻土环境下的冻土场地和桩基体系进行地震分析具有很大的现实意义,也是对西北寒区的抗震设计提供了一定的参考。要对寒区冻土场地和桩基体系进行地震响应分析,首先应对冻土的动力特性进行研究。因此对冻结粉质亚黏土进行了动三轴试验,分析冻土的动应力应变关系、动弹性模量和阻尼比,得出动应力应变曲线符合Hardin-Drnevich双曲线模型,动弹性模量随温度升高而减小,围压对动弹性模量的影响试温度而定,动弹性模量随含水量增大先减小后增大,阻尼比随温度的升高而增大。其次建立冻土场地和非冻土场地的有限元模型,对冻土场地与非冻土场地的地震响应进行对比,分析冻土变化对地震响应的影响,得出在地震P波下,冻土会对地震响应有一定的抑制作用,在地震S波下,冻土场地的横向加速度大于未冻土场地,横向位移在地震前期大于未冻土场地,地震荷载较大时未冻土场由于强度较小,出现较大累积变形。最后对冻土-桩-承台体系进行地震响应分析,分析不同温度的冻土环境下桩基体系的应力、位移和桩土相对位移变化。在地震P波下,-6℃冻土环境时虽然桩基体系会产生较大应力,但是承台的竖向位移会较小,并且从位移增长速率来看,温度越高,位移增长速率越快。因此对于P波的抗震设计,温度在-1℃以上的冻土环境下应给予重视。在地震S波下,不同温度下桩基体系的应力和位移相差很大,-1℃桩与冻土会产生滑移现象,-6℃时承台会出现较大的横向位移。因此对于S波的抗震设计,应考虑温度的因素。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 许俊豪

导师: 陈页开

关键词: 西北寒区,多年冻土,地震荷载,桩基,动三轴试验,数值模拟

来源: 华南理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 华南理工大学

基金: 冻土工程国家重点实验室开放基金(SKLFSE201613)

分类号: TU445;TU435

DOI: 10.27151/d.cnki.ghnlu.2019.000830

总页数: 95

文件大小: 8770K

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