第1期 杨润林等:冻土覆盖下液化场地桩基地震响应的振动台试验研究 ·135· 工况2:PI 2 T况1:P1 T况2:P4 12 10 6 8 8 6 4 4 4 2 2 0 0 10203040 50 0 102030 40 50 10 20304050 时间s 时间s 时间 工况3:4 工况3:P1 16 工况4:P1 20 14 6 15 4 10 8 2 0 0 0 20406080100120 20406080100120 102030405060 时间s 时间s 时间s 工况4:P4 2 0102030405060 时向/s 图5超孔隙水压力响应时程 Fig.5 Time histories of excess pore water pressure 的输入加速度从工况1到工况4逐渐增大,侧向位 工况4时,桩身即使卸载完毕仍留有残余变形,说明 移也随之增大.工况1和工况2时,冻土层与桩紧 桩已出现塑性变形,桩的破坏最可能出现在S15位 密接触,接触面没有“分离”,所以D1和D3读数相 置处. 同:而在工况3和工况4时,钢管桩与冻土层间就不 能紧密接触,桩和冻土层的侧向位移也不相同.后 3结论 两个工况加载完毕后,均留有侧向残余变形,特别是 鉴于冻土场地内地基液化对桩基抗震性能影响 工况4时D2己经超过了量程,说明此时桩的塑性 这一研究问题的复杂性和重要性以及目前的研究现 变形已经很大 状,本文尝试通过振动台模拟地震试验研究这一问 2.4不同工况桩身应变对比 题.结合试验过程中出现的宏观现象、土层反应和 同一试验工况中,随着高度增加,砂土层和冻土 桩身响应,可得出以下结论: 层中对应部位桩的弯曲应变会增大.结合图7,可有 (1)由于冻土层的存在,砂土层未液化或者液 下述分析.工况1:由于输入地震动强度很小而冻土 化不明显时,可以给桩提供一定的侧向约束,有助于 层刚性较大,S11、S13和S15应变值相差很小,说明 提高桩基的抗震性能: 冻土层内桩身变形很小.对应其余工况,随着输入 (2)当地基液化后,冻土层的存在会使土体孔 地震动强度增大,桩身在冻土层的变形更为明显. 隙水压力难以释放,导致液化加剧,下部可液化土层 工况1和工况2加载完毕后桩身各点应变消失,说 的侧向流动急剧增加,从而导致桩基的侧向变形快 明属可恢复变形,桩处于弹性变形阶段.工况3和 速增长,致使桩基的抗震性能大幅下降.第 1 期 杨润林等: 冻土覆盖下液化场地桩基地震响应的振动台试验研究 图 5 超孔隙水压力响应时程 Fig. 5 Time histories of excess pore water pressure 的输入加速度从工况 1 到工况 4 逐渐增大,侧向位 移也随之增大. 工况 1 和工况 2 时,冻土层与桩紧 密接触,接触面没有“分离”,所以 D1 和 D3 读数相 同; 而在工况 3 和工况 4 时,钢管桩与冻土层间就不 能紧密接触,桩和冻土层的侧向位移也不相同. 后 两个工况加载完毕后,均留有侧向残余变形,特别是 工况 4 时 D2 已经超过了量程,说明此时桩的塑性 变形已经很大. 2. 4 不同工况桩身应变对比 同一试验工况中,随着高度增加,砂土层和冻土 层中对应部位桩的弯曲应变会增大. 结合图 7,可有 下述分析. 工况 1: 由于输入地震动强度很小而冻土 层刚性较大,S11、S13 和 S15 应变值相差很小,说明 冻土层内桩身变形很小. 对应其余工况,随着输入 地震动强度增大,桩身在冻土层的变形更为明显. 工况 1 和工况 2 加载完毕后桩身各点应变消失,说 明属可恢复变形,桩处于弹性变形阶段. 工况 3 和 工况 4 时,桩身即使卸载完毕仍留有残余变形,说明 桩已出现塑性变形,桩的破坏最可能出现在 S15 位 置处. 3 结论 鉴于冻土场地内地基液化对桩基抗震性能影响 这一研究问题的复杂性和重要性以及目前的研究现 状,本文尝试通过振动台模拟地震试验研究这一问 题. 结合试验过程中出现的宏观现象、土层反应和 桩身响应,可得出以下结论: ( 1) 由于冻土层的存在,砂土层未液化或者液 化不明显时,可以给桩提供一定的侧向约束,有助于 提高桩基的抗震性能; ( 2) 当地基液化后,冻土层的存在会使土体孔 隙水压力难以释放,导致液化加剧,下部可液化土层 的侧向流动急剧增加,从而导致桩基的侧向变形快 速增长,致使桩基的抗震性能大幅下降. ·135·