土体永久变形与地震荷载特征关系研究

论文摘要

近来的大地震一再表明,地震下软弱土地基和土体的大变形是造成工程结构破坏的重要因素。地基基础和土工结构抗震设计的指导思想也已从传统的强度分析为主逐步向以变形控制为主的设计原则过渡,土体变形分析越来越受到重视。土动力学和岩土工程抗震研究的基本课题之一是研究地震荷载与土动力响应之间的关系。而土体变形与地震动特征间关系的认识是其基础,但目前二者关系的研究上明显缺少两方面的工作:一是对地震波的不对称和不规则性特征的认识尚少;二是地震波的不对称和不规则性对土变形响应影响的认识还不充分,分析方法也有不少缺欠。本文对国内外相关研究进行了系统的总结和深入的分析,指出了主要缺陷和应努力的方向。在此基础上,以实验和实际记录分析为主要手段,对地震荷载与土动力学性能关系中的几个关键问题进行了研究,主要工作和成果如下:1.以饱和土-结构动力相互作用这一典型问题为出发点,借助正弦波输入下小型振动台和地震波输入下大型振动台试验,建立了输入波形、建筑物基底动应力、动孔隙水压力、建筑物沉降和土体永久变形间的联系,发现了它们之间的相互关系及其规律。2.提出了截断比、峰值不对称比、幅值不对称比和作用次数不对称比的概念,通过实际地震记录的统计分析,给出了地震荷载峰值、幅值和作用次数不对称性特征以及波序和荷载类型等不规则性特征的统计规律;3.提出了应变门槛值和有效荷载的概念,通过粘土和砂土两种土类的一系列动三轴试验,明确了地震荷载下土体变形响应的特征,揭示了粘土和砂土应变门槛值与有效荷载下限值的关系,提出了有效荷载的计算公式和推荐值;4.通过系统的动三轴试验,研究了不规则地震荷载与定次数等幅荷载作用下土体变形间的相互关系,提出了一个估计地震荷载下土单元变形的简化方法,给出了地震荷载和土性参数对修正系数的影响规律。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究意义
• 1.2 地震动特性研究现状
• 1.3 土体地震永久变形研究现状
• 1.4 不规则荷载下土体动力响应研究现状
• 1.5 存在的主要问题
• 1.6 本文研究内容
• 第二章 饱和土- 结构动力相互作用小型振动台试验研究
• 2.1 引言
• 2.2 实际震害的启示
• 2.3 需要研究的问题
• 2.4 小型振动台试验设计
• 2.5 试验结果分析
• 2.6 结构下土体永久变形分析
• 2.7 本章小结
• 第三章 饱和土- 结构动力相互作用大型振动台试验研究
• 3.1 引言
• 3.2 大型振动台试验设计
• 3.3 试验结果分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 地震动不对称和不规则性特征研究
• 4.1 引言
• 4.2 本文的资料基础
• 4.3 地震波的筛选和处理原则
• 4.4 加速度峰值的不对称性
• 4.5 不同截断比下幅值的不对称性
• 4.6 作用次数的不对称性
• 4.7 波序特征
• 4.8 不同截断比下的作用次数
• 4.9 地震荷载类型的统计特征
• 4.10 本章小结
• 第五章 土体变形中有效荷载研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验仪器和土样
• 5.3 输入地震波与试样工况
• 5.4 地震荷载下土体变形发展的基本特征
• 5.5 峰值前后荷载与土体变形的关系
• 5.6 有效荷载及下限值
• 5.7 本章小结
• 第六章 地震荷载与定次数等幅荷载作用下土体变形的对比研究
• 6.1 引言
• 6.2 基本思想
• 6.3 试验设计
• 6.4 试验结果
• 6.5 荷载大小的影响
• 6.6 波型的影响
• 6.7 砂土密实度的影响
• 6.8 不同砂的影响
• 6.9 修正系数的综合分析结果
• 6.10 地震荷载下土单元变形的简化估计方法
• 6.11 本章小结
• 第七章 结语与展望
• 7.1 论文取得的主要成果
• 7.2 存在的不足和下一步工作计划
• 附录 地震记录详细信息
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 攻读博士学位期间参加的科研项目
• 攻读博士学位期间获奖成果
• 攻读博士学位期间发表的文章