超長樁基礎(chǔ)擬動(dòng)力模型實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、伴隨著國家經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,我國高層及超高層建筑日益增多,對(duì)地基基礎(chǔ)的要求也越來越高,超長樁基礎(chǔ)的運(yùn)用變得更加廣泛。但是目前對(duì)超長樁基礎(chǔ)的性能研究,特別是超長樁抗震性能方面的工作仍然很不到位,僅有的一些研究也主要集中在數(shù)值分析等理論研究方面,對(duì)超長樁基礎(chǔ)的抗震性能的實(shí)驗(yàn)研究則少見,不能滿足實(shí)際工程的技術(shù)需求。進(jìn)行超長樁基礎(chǔ)抗震性能的實(shí)驗(yàn)研究存在較多困難,如:需要資金多、持續(xù)時(shí)間長、場地要求復(fù)雜、工作量大以及在現(xiàn)實(shí)工程中變量不易把握等。本文

2、在參考以往學(xué)者的理論分析結(jié)論下,通過超長樁模型實(shí)驗(yàn)的方式,力求將理論分析與模型實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,找出一些規(guī)律或結(jié)論,提出一些超長樁基礎(chǔ)抗震性能的工程建議。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)設(shè)計(jì)出一套固定剛度的可移動(dòng)砂箱,在砂箱內(nèi)埋入砂土作為地基土,把超長樁基礎(chǔ)模型埋置在砂土中以模擬樁-土結(jié)構(gòu)。本砂箱在擬動(dòng)力地震波下可以提供一個(gè)相對(duì)恒定的剛度,類似于實(shí)際地基土在地震下的響應(yīng)情況。
　　(2)制作的超長樁基礎(chǔ)模型是一個(gè)四樁-承臺(tái)的形式,幾

3、何相似比為1:40。相當(dāng)于實(shí)際工程中Φ800mm、長度44000mm的超長基樁和尺寸為8000mm×8000mm×1200mm的承臺(tái)。
　　(3)采用擬動(dòng)力實(shí)驗(yàn)法,通過和砂箱外側(cè)相連的電液伺服作動(dòng)器,輸入地震波作用,使砂箱整體跟動(dòng),帶動(dòng)箱內(nèi)土體、基樁及承臺(tái)隨之響應(yīng)。試驗(yàn)中通過作動(dòng)器本身的壓力傳感器及位移傳感器、外接水平位移傳感器、外接豎向位移傳感器、樁身粘貼的電阻應(yīng)變片及埋置于土中的土壓力計(jì)記錄實(shí)驗(yàn)過程中模型及砂箱的響應(yīng)情況。通過

4、對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察,可以看出:整個(gè)系統(tǒng)工作穩(wěn)定,彈簧支座一直處于彈性工作范圍。在同一震級(jí)的不同地震波下,砂箱、土體等的變化大概相同,但略有區(qū)別。隨著地震震級(jí)的增大,砂箱位移增大,土體隆起、凹陷幅度及裂縫寬度均隨之增大。
　　(4)通過對(duì)不同地震波作用下的樁身應(yīng)變數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,有如下現(xiàn)象:在所有地震波作用下,沿基樁不同深度測點(diǎn)的應(yīng)變變化規(guī)律基本相同:3號(hào)、4號(hào)和5號(hào)測點(diǎn)應(yīng)變最大,1號(hào)、6號(hào)和7號(hào)測點(diǎn)次之,8號(hào)和9號(hào)測點(diǎn)應(yīng)變最小;地震波

5、震級(jí)越大,各測點(diǎn)發(fā)生的應(yīng)變也越大。各測點(diǎn)在不同地震波下發(fā)生最大應(yīng)變的時(shí)間不盡相同。對(duì)比地震波加速度時(shí)程曲線,最大應(yīng)變發(fā)生時(shí)刻與加速度最大的時(shí)刻沒有表現(xiàn)出非常明顯的一致性。通過對(duì)土壓力計(jì)記錄的結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析,可以得出:在不同震級(jí)的地震波作用下,土壓力值沿深度方向有此規(guī)律:砂箱底部豎向壓力值最大,基樁中點(diǎn)處豎向土壓力次之,然后是樁尖和樁頂處,樁中點(diǎn)處的水平土壓力最小;震級(jí)越大,土層各深度的土壓力均越大;在同一地震波作用下,各層土壓力達(dá)

6、到最大值的時(shí)間大致相同,但也有所差別;土壓力最大值發(fā)生的時(shí)間,基本上均為地震波位移峰值到來的時(shí)間相吻合,并稍微有所滯后。
　　(5)通過對(duì)內(nèi)力包絡(luò)圖的對(duì)比分析可以看出:在各種地震波作用下樁身的剪力最大值和彎矩最大值的出現(xiàn)位置大致相同,只是包絡(luò)圖的走勢(shì)略有差別:樁身內(nèi)力值的改變有時(shí)會(huì)跟隨地震波峰值,表現(xiàn)出較強(qiáng)的規(guī)律性;但也有一些包絡(luò)圖和地震波曲線的規(guī)律性不強(qiáng)。地震波震級(jí)越大,剪力包絡(luò)曲線和彎矩包絡(luò)曲線上的峰值越大。特別是七度多遇地震

7、和七度罕遇地震之間,樁身內(nèi)力值出現(xiàn)了數(shù)量級(jí)的差別,明顯的表現(xiàn)出震級(jí)大小對(duì)樁身破壞程度的影響。所有工況下,剪力最大值和彎矩最大值均出現(xiàn)在樁頂處;沿樁身向下,剪力逐漸減小到反向最小值,然后再一直增大。樁尖部位的剪力值會(huì)維持有一個(gè)較小水平。所有工況下,樁身彎矩沿樁頂向下逐漸減小,在減小為零后,再逐漸增大。當(dāng)達(dá)到反向最大值后,再減小為零,然后繼續(xù)減小并維持一個(gè)負(fù)值。同一震級(jí)的地震波中,通常上海人工波作用下樁身的響應(yīng)最為強(qiáng)烈,EL Centro波