超長樁基礎擬動力模型實驗研究.pdf

1、伴隨著國家經(jīng)濟的高速發(fā)展,我國高層及超高層建筑日益增多,對地基基礎的要求也越來越高,超長樁基礎的運用變得更加廣泛。但是目前對超長樁基礎的性能研究,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,對超長樁基礎的抗震性能的實驗研究則少見,不能滿足實際工程的技術需求。進行超長樁基礎抗震性能的實驗研究存在較多困難,如:需要資金多、持續(xù)時間長、場地要求復雜、工作量大以及在現(xiàn)實工程中變量不易把握等。本文

2、在參考以往學者的理論分析結論下,通過超長樁模型實驗的方式,力求將理論分析與模型實驗相結合,找出一些規(guī)律或結論,提出一些超長樁基礎抗震性能的工程建議。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)設計出一套固定剛度的可移動砂箱,在砂箱內(nèi)埋入砂土作為地基土,把超長樁基礎模型埋置在砂土中以模擬樁-土結構。本砂箱在擬動力地震波下可以提供一個相對恒定的剛度,類似于實際地基土在地震下的響應情況。
　　(2)制作的超長樁基礎模型是一個四樁-承臺的形式,幾

3、何相似比為1:40。相當于實際工程中Φ800mm、長度44000mm的超長基樁和尺寸為8000mm×8000mm×1200mm的承臺。
　　(3)采用擬動力實驗法,通過和砂箱外側相連的電液伺服作動器,輸入地震波作用,使砂箱整體跟動,帶動箱內(nèi)土體、基樁及承臺隨之響應。試驗中通過作動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、樁身粘貼的電阻應變片及埋置于土中的土壓力計記錄實驗過程中模型及砂箱的響應情況。通過

4、對實驗現(xiàn)象的觀察,可以看出:整個系統(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)通過對不同地震波作用下的樁身應變數(shù)據(jù)進行分析,有如下現(xiàn)象:在所有地震波作用下,沿基樁不同深度測點的應變變化規(guī)律基本相同:3號、4號和5號測點應變最大,1號、6號和7號測點次之,8號和9號測點應變最小;地震波

5、震級越大,各測點發(fā)生的應變也越大。各測點在不同地震波下發(fā)生最大應變的時間不盡相同。對比地震波加速度時程曲線,最大應變發(fā)生時刻與加速度最大的時刻沒有表現(xiàn)出非常明顯的一致性。通過對土壓力計記錄的結果數(shù)據(jù)進行綜合分析,可以得出:在不同震級的地震波作用下,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,基樁中點處豎向土壓力次之,然后是樁尖和樁頂處,樁中點處的水平土壓力最小;震級越大,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

6、到最大值的時間大致相同,但也有所差別;土壓力最大值發(fā)生的時間,基本上均為地震波位移峰值到來的時間相吻合,并稍微有所滯后。
　　(5)通過對內(nèi)力包絡圖的對比分析可以看出: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,只是包絡圖的走勢略有差別:樁身內(nèi)力值的改變有時會跟隨地震波峰值,表現(xiàn)出較強的規(guī)律性;但也有一些包絡圖和地震波曲線的規(guī)律性不強。地震波震級越大,剪力包絡曲線和彎矩包絡曲線上的峰值越大。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)量級的差別,明顯的表現(xiàn)出震級大小對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維持有一個較小水平。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。當達到反向最大值后,再減小為零,然后繼續(xù)減小并維持一個負值。同一震級的地震波中,通常上海人工波作用下樁身的響應最為強烈,EL Centro波