岩土力学 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (12): 3629-3638.doi: 10.16285/j.rsm.2022.1968

• 数值分析 • 上一篇    下一篇

倾斜液化场地−桩基−结构体系在近场脉冲与非脉冲地震动下地震响应差异分析

张正哲,贾科敏,许成顺,潘汝江   

  1. 北京工业大学 城市与工程安全减灾教育部重点实验室,北京 100124
  • 收稿日期:2022-12-17 接受日期:2023-03-02 出版日期:2023-12-20 发布日期:2023-12-21
  • 通讯作者: 许成顺,女,1977年生,博士,教授,博士生导师,主要从事土动力学与岩土地震工程领域的研究。E-mail: xuchengshun@bjut.edu.cn E-mail:Zhangzhengzhe@bjut.edu.cn
  • 作者简介:张正哲,女,1999年生,硕士研究生,主要从事液化场地桩基础抗震领域的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金杰出青年基金(No.52225807)

Difference analysis of seismic responses of inclined liquefaction site-pile-structure system under near-field pulsed and non-pulsed ground motions

ZHANG Zheng-zhe, JIA Ke-min, XU Cheng-shun, PAN Ru-jiang   

  1. Key Laboratory of Urban Security and Disaster Engineering of the Ministry of Education, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China
  • Received:2022-12-17 Accepted:2023-03-02 Online:2023-12-20 Published:2023-12-21
  • Supported by:
    This work was support by the National Natural Science Foundation of China for Distinguished Young Scholars(No.52225807)。

摘要: 对比研究了倾斜液化场地−桩基−结构体系在近场脉冲和非脉冲地震动作用下的响应。首先基于OpenSees有限元平台建立了倾斜液化场地−桩基−结构体系的有限元模型,与大型振动台试验结果进行对比,验证了数值模型的可靠性。在此基础上,建立典型倾斜液化场地−桩基−结构体系的有限元模型,对比分析近场脉冲与非脉冲地震作用下体系的地震响应规律,并开展地震动强度指标与地震响应之间的相关性分析。结果表明:与非脉冲地震动相比,近场脉冲地震动作用下,场地残余位移明显增加,在松砂层顶部最为明显,约增大40%;桩身弯矩和桩身残余位移显著增加,尤其是桩顶位置处;非脉冲地震动下地震动强度指标与各响应之间的相关性高于脉冲地震动作用,选取3个相关性较好的强度参数:峰值速度/峰值加速度(PGV/PGA)、阿里亚斯强度AI、平均周期Tm,可在一定程度上表征地震动对液化场地−桩基−结构体系破坏反应的影响。

关键词: 脉冲地震动, 倾斜液化场地, 桩基础, 数值模拟, 地震响应, 地震动参数, 相关性分析

Abstract: In this paper, the seismic responses of inclined liquefaction site-pile-structure system under near-field pulsed and non-pulsed ground motion were studied. Firstly, a finite element model of inclined liquefaction site-pile-structure system was established based on the finite element platform OpenSees, and the reliability of the numerical model was verified by comparing with the results of large-scale shaking table test. On this basis, the finite element model of typical inclined liquefaction site-pile-structure system was established, the seismic response laws of the system under near-field pulsed and non-pulsed ground motion were compared and analyzed, and the correlation analysis between ground motion intensity index and seismic response was carried out. The results show that compared with the non-pulsed ground motion, the residual displacement of the site increases obviously under the near-field pulsed ground motion, especially at the top of the loose sand layer, which increases by about 40%. Pile bending moment and pile residual displacement increase significantly, especially at the pile top. The correlation between the ground motion intensity index and the response under non-pulsed ground motion is higher than that under pulsed ground motion. Three strength parameters with good correlation, i.e. PGV/PGA (peak ground velocity/ peak ground acceleration), AI (Arias intensity) and Tm(mean period), can indicate the influence of ground motion on the failure response of liquefaction site-pile-structure system to a certain extent.

Key words: pulse ground motion, inclined liquefaction site, pile foundation, numerical simulation, seismic response, ground motion parameters, correlation analysis

中图分类号: 

  • TU473
[1] 赵迎宵, 何伟鹏, 丁晓英, 詹俊, 胡夏嵩, 刘昌义, 缪晓星, 王延秀, 卢海静, 邢光延, 李华坦, 张培豪、. 西宁盆地黄土区草本植物边坡电阻率与土体物理力学性质关系研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(2): 477-488.
[2] 文磊, 刘 钟, 马晓华, 张振. 粉土地基中劲性复合桩抗压承载特性与荷载传递机制研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(2): 511-524.
[3] 刘新荣, 王浩, 郭雪岩, 罗新飏, 周小涵, 许彬, . 考虑消落带岩体劣化影响的典型危岩岸坡稳定性研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(2): 563-576.
[4] 朱寅斌, 李长冬, 周佳庆, 项林语, 姜茜慧, 朱文宇, . 考虑基质渗透性的粗糙单裂隙非达西流动特性研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(2): 601-611.
[5] 华涛, 申林方, 王志良, 李泽, 徐则民. 基于近场动力学的岩石水力压裂数值模拟及裂隙网络定量分析[J]. 岩土力学, 2024, 45(2): 612-622.
[6] 黄生根, 张义, 霍昊, 陈常青. 软土地区深基坑支护工程格构柱变形规律研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(增刊): 533-538.
[7] 王凯, 付强, 徐超, 艾子博, 李丹, 王磊, 舒龙勇, . 原生煤岩组合体界面力学效应数值模拟研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(增刊): 623-633.
[8] 乔亚飞, 闫凯, 赵腾腾, 丁文其, . 软土地区超深圆形竖井的坑底隆起特性与机制[J]. 岩土力学, 2023, 44(9): 2707-2716.
[9] 张坤勇, 张梦, 孙斌, 李福东, 简永洲, . 考虑时空效应的软土狭长型深基坑地连墙变形计算方法[J]. 岩土力学, 2023, 44(8): 2389-2399.
[10] 尹鑫晟, 舒营, 梁禄钜, 张世民, . 考虑渗流的饱和粉土地层盾构开挖面稳定分析[J]. 岩土力学, 2023, 44(7): 2005-2016.
[11] 申辉, 刘亚群, 刘博, 李海波, . 地震波斜入射下岩质边坡放大效应的数值模拟研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(7): 2129-2142.
[12] 贾科敏, 许成顺, 杜修力, 张小玲, 宋佳, 苏卓林, . 可液化倾斜场地的侧向扩展机制分析[J]. 岩土力学, 2023, 44(6): 1837-1848.
[13] 季雨坤, 王钦科, 赵国良, 张健, 马建林, . 斜坡上嵌岩抗拔桩竖向承载变形特性模型试验及数值模拟[J]. 岩土力学, 2023, 44(6): 1604-1614.
[14] 孙彦晓, 刘松玉, 童立元, 王峻, 崔佳, 李世龙, 李敏, . 长江漫滩区明挖隧道基坑降承压水优化分析[J]. 岩土力学, 2023, 44(6): 1800-1810.
[15] 陈慧芸, 冯忠居, 白少奋, 董建松, 夏承明, 蔡杰, . 桥梁桩基穿越溶洞的荷载传递机制试验研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(5): 1405-1415.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 姚仰平,侯 伟. 土的基本力学特性及其弹塑性描述[J]. , 2009, 30(10): 2881 -2902 .
[2] 向天兵,冯夏庭,陈炳瑞,江 权,张传庆. 三向应力状态下单结构面岩石试样破坏机制与真三轴试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2908 -2916 .
[3] 徐速超,冯夏庭,陈炳瑞. 矽卡岩单轴循环加卸载试验及声发射特性研究[J]. , 2009, 30(10): 2929 -2934 .
[4] 王淑云,鲁晓兵,赵 京,王爱兰. 粉质黏土周期荷载后的不排水强度衰化特性[J]. , 2009, 30(10): 2991 -2995 .
[5] 胡 伟,黄 义,刘增荣. 循环荷载下饱和黄土不排水强度退化规律试验与理论研究[J]. , 2009, 30(10): 2996 -3000 .
[6] 刘振平,贺怀建,李 强,朱发华. 基于Python的三维建模可视化系统的研究[J]. , 2009, 30(10): 3037 -3042 .
[7] 温 森,赵延喜,杨圣奇. 基于Monte Carlo-BP神经网络TBM掘进速度预测[J]. , 2009, 30(10): 3127 -3132 .
[8] 钟佳玉,郑永来,倪 寅. 波浪作用下砂质海床孔隙水压力的响应规律实验研究[J]. , 2009, 30(10): 3188 -3193 .
[9] 孙德安. 非饱和土的水力和力学特性及其弹塑性描述[J]. , 2009, 30(11): 3217 -3231 .
[10] 赵成刚,蔡国庆. 非饱和土广义有效应力原理[J]. , 2009, 30(11): 3232 -3236 .