岩土力学 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (5): 1653-1662.doi: 10.16285/j.rsm.2019.0818

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

基于埋地管道非一致激励振动台 试验的土层地震响应研究

韩俊艳,李满君,钟紫蓝,许敬叔,李立云,兰景岩,杜修力   

  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:2019-07-04 修回日期:2019-10-06 出版日期:2020-05-11 发布日期:2020-07-07
  • 通讯作者: 李立云,男,1973年生,博士,副教授,硕士生导师,主要从事地下结构抗震方面的研究工作。lly@bjut.edu.cn E-mail:junyanhan@bjut.edu.cn
  • 作者简介:韩俊艳,女,1983年生,博士,讲师,主要从事地下结构抗震方面的研究
  • 基金资助:
    国家自然科学基金创新研究群体(No. 51421005);国家青年科学基金项目(No. 51808018);北京市科技计划课题(No. Z181100009018001);北京市青年科学基金项目(No. 8184062);北京市教委科技一般项目(No. KM201910005022)。

Seismic response of soil under non-uniform excitation based on shaking table test of buried pipelines

HAN Jun-yan, LI Man-jun, ZHONG Zi-lan, XU Jing-shu, LI Li-yun, LAN Jing-yan, DU Xiu-li   

  1. Key Laboratory of Urban Security and Disaster Engineering of Ministry of Education, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China
  • Received:2019-07-04 Revised:2019-10-06 Online:2020-05-11 Published:2020-07-07
  • Supported by:
    This work was supported by the Science Fund for Creative Research Groups of the National Natural Science Foundation of China (51421005), the National Youth Science Foundation of China(51808018), the Beijing Science and Technology Plan Project (Z181100009018001), the Beijing Youth Science Foundation of China (8184062) and the General Project of Beijing Municipal Education Commission Science & Technology (KM201910005022).

摘要: 利用北京工业大学振动台九子台台阵系统,首次设计并开展了多点非一致激励下埋地管道的三台阵振动台试验,研究非一致激励下土层的地震响应。通过试验,观测了振动过程中场地土表现出的宏观现象,分析了自由场和非自由场土体的动力特性及加速度响应,研究了不同地震动、不同地震强度一致和非一致激励作用下土体的地震反应特性及其变化规律, 比较了自由场与非自由场土体的加速度放大系数和同一测点的加速度时程及傅氏谱。研究结果表明:土体的地震响应除了与地震动记录、加载等级有关外,还与埋设的结构有一定的关系。非自由场的阻尼比、基频等动力参数略大于自由场的参数;在较低加载等级下,管道受周围土体约束作用较强,其地震反应基本上服从于土体的反应,但随着加载等级的提高,土体约束作用降低,管道的加速度稍大于土体的加速度;埋地管道的存在于一定范围内对土体的动力特性有一定的影响,但超过一定范围,这种影响将迅速减弱。所得结论与振动台试验所得的地震反应宏观现象一致,彼此佐证了结论的合理性,为后续埋地管道的地震破坏机制分析提供支撑。

关键词: 非一致激励, 振动台试验, 地震响应, 动力特性

Abstract: The shaking table test of buried pipelines under multi-point non-uniform excitation is carried out to investigate the nonlinear seismic response of site soil with the use of a nine sub-table array shaking table system in Beijing University of Technology. Through experiments, the macroscopic phenomena, the dynamic characteristics, and the acceleration response of site soil during vibration were observed. Also, the seismic response characteristics and variation of the soil under different earthquake motions and different seismic intensities were studied. The acceleration amplification factor of the free-field and non-free-field soils and the acceleration time history and Fourier spectrum of the same measuring point were compared. The results show that the seismic response of the soil is not only related to the ground motion record and the loading level, but also has a relationship with the buried structures. The damping ratio and the basic frequency of the non-free field are larger than the parameters of the free field. The seismic response of the pipeline is basically subordinate to the response of the soil under lower loading level, but with the increase of loading level, the restraint effect of soil decreases, and the acceleration of the pipeline is slightly larger than that of the soil. The existence of the buried pipeline has a certain influence on the dynamic characteristics of the soil within a certain range, but if the location is beyond that range, the impact will be rapidly weakened. The conclusions obtained are consistent with the macroscopic phenomena of seismic response obtained by the test, which corroborated each other's rationality. Furthermore, the conclusions support the analysis of seismic damage mechanisms of subsequent buried pipelines.

Key words: non-uniform excitation, shaking table test, seismic response, dynamic characteristics

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