地震作用下高桩码头地基液化及其对结构安全性能影响分析

发布时间：2020-11-11 18:04

　　 地震作用下的场地液化对以桩基础为支撑的建筑物的影响是不容忽视的。然而,由于土体本身的不规则性、不连续特性以及桩土之间动态相互作用机理的复杂性,目前现行的不同国家规范的液化判别方法主要为经验性的判别方法,对液化影响因素考虑不全或考虑的方式不同,因而不同规范的判别结果不同,甚至差别很大。准确的判断土体液化对码头岸坡及结构稳定性至关重要。因此本文的主要研究工作及结论如下:(1)总结整理国内外在地震以及地震液化作用下导致桩基结构发生破坏方面的典型案例和相关研究成果,归纳高桩码头在地震作用下的受力模式及常见破坏形式。其中最主要、破坏程度最大的破坏方式是由于液化造成的岸坡变形对桩基产生较大的水平荷载,从而容易使得桩基础发生弯曲破坏或者剪切破坏。(2)建立码头结构和岸坡共同作用的数值模型,在对实际工程破坏案例进行分析验证模型可靠性后,通过大量变动参数的数值计算,得出了高桩码头地基液化影响结构安全性能的主要破坏方式为岸坡侧向变形引起的桩基破坏。(3)对我国、美国、欧洲等国家抗震设计规范中地基液化的判别方法及考虑的因素进行了分析对比。通过与基于地基土体超孔隙水压力比是否超过1为液化判断准则的数值模型对比分析,系统研究我国、美国、欧洲等国家抗震设计规范中地基液化计算差异性。(4)通过实际工程案例分析研究获得了地基液化破坏形态及其对结构的影响方式。分析发现,采用弹性土体本构模型计算的结果中桩上的最大弯矩出现在桩头位置,但是采用弹塑性土体本构模型及考虑液化作用的计算结果显示桩的最大弯矩有可能出现在土体下方。通过塑性土体本构模型和液化土体本构模型的计算对比,结果表明:与采用弹塑性模型相比,液化土体本构模型中土体对桩基的约束能力有所减弱,且土体的水平剪切力有所加大,所以考虑液化作用的桩体内力更大,约束作用点位置更低。相同条件下,相同直径的桩基结构在地基的液化发生后对全直桩结构的位移影响比较大,而对叉桩结构的位移影响比较小。
【学位单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U656.113
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1. 研究背景
        1.1.1. 研究意义
        1.1.2. 地震及地基液化
        1.1.3. 高桩码头在地震下的破坏
    1.2. 国内外研究现状
        1.2.1. 地震作用下土体液化的国内外研究现状
        1.2.2. 砂土液化的机理研究
        1.2.3. 高桩码头地震破坏的国内外研究现状
    1.3. 本文工作内容
    1.4. 本文研究技术路线
第二章 高桩码头结构破坏形式
    2.1. 加州洛马普列塔地震对奥克兰港口的影响
    2.2. 海地地震对太子港的影响
    2.3. 苏门答腊-安达曼群岛地震对其周围各港口的影响
        2.3.1. 高桩码头破坏
        2.3.2. 其他港口结构破坏
    2.4. 唐山地震对天津港口的影响
    2.5. 其他地震中高桩码头的破坏情况
    2.6. 本章小结
第三章 砂土液化及其对高桩码头影响分析
    3.1. 工程概况
    3.2. 有限元模型建立
        3.2.1. 建模步骤
        3.2.2. 材料参数
        3.2.3. 单元选择
    3.3. 土体本构模型
        3.3.1. Finn液化本构模型
        3.3.2. Finn模型在FLAC中的实现
    3.4. 静态平衡态计算
    3.5. 模型修正
    3.6. 假设不液化的地震模拟
    3.7. 假设土壤液化的地震模拟
    3.8. 本章小结
第四章 国内外抗震规范地基土液化判别方法
    4.1. 美国规范
    4.2. 欧洲规范
    4.3. 中国规范
    4.4. 各国抗震规范液化判别公式的比较
    4.5. 计算实例
        4.5.1. 按美国NCEER法判别
        4.5.2. 按欧洲抗震设计规范Eurocode 8 判别
        4.5.3. 按中国JTS 146—2012《水运工程抗震设计规范》判别
    4.6. 结论
    4.7. 本章小结
第五章 地震液化计算案例分析
    5.1. 研究模型概述
        5.1.1. 地质条件简化
        5.1.2. 有限元模型建立
    5.2. 人工地震波生成
        5.2.1. 地震反应谱
        5.2.2. 人工地震波合成
    5.3. 一维自由场分析
        5.3.1. 一维自由场分析理论
        5.3.2. 地层地震动力响应特征
        5.3.3. 地层液化分析判断
    5.4. 输入地震波预处理
        5.4.1. 地震波滤波
        5.4.2. 和基线漂移矫正
    5.5. 地基振动计算结果分析
        5.5.1. 模型的加载及边界条件
        5.5.2. 弹性模型计算结果
        5.5.3. 考虑塑性变形计算结果
        5.5.4. 考虑液化变形计算结果
    5.6. 高桩码头结构地震计算结果分析
        5.6.1. 高桩码头结构模型建立
        5.6.2. 弹性地基结构计算结果
        5.6.3. 考虑塑性变形的结构计算结果
        5.6.4. 考虑液化作用的结构计算结果
    5.7. 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1. 主要结论
    6.2. 未来研究方向
致谢
参考文献
在校期间发表的论著及取得的科研成果

【参考文献】

相关期刊论文 前3条

1 王根龙;林玮;蔡晓光;;基于Finn本构模型的饱和砂土地震液化分析[J];地震工程与工程振动;2010年03期

2 刘汉龙,余湘娟;土动力学与岩土地震工程研究进展[J];河海大学学报(自然科学版);1999年01期

3 吴世明,徐攸在;土动力学现状与发展[J];岩土工程学报;1998年03期

本文编号：2879547