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·