孟凡超

(中國地震局工程力學(xué)研究所，哈爾濱 150080)

土體永久變形與地震荷載特征關(guān)系研究

孟凡超

(中國地震局工程力學(xué)研究所，哈爾濱 150080)

近來的大地震一再表明，地震下軟弱土地基和土體的大變形是造成工程結(jié)構(gòu)破壞的重要因素。地基基礎(chǔ)和土工結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的指導(dǎo)思想也已從傳統(tǒng)的強(qiáng)度分析為主逐步向以變形控制為主的設(shè)計原則過渡，土體變形分析越來越受到重視。

土動力學(xué)和巖土工程抗震研究的基本課題之一是研究地震荷載與土動力響應(yīng)之間的關(guān)系。而土體變形與地震動特征間關(guān)系的認(rèn)識是其基礎(chǔ)，但目前二者關(guān)系的研究上明顯缺少兩方面的工作:一是對地震波的不對稱和不規(guī)則性特征的認(rèn)識尚少;二是地震波的不對稱和不規(guī)則性對土變形響應(yīng)影響的認(rèn)識還不充分，分析方法也有不少缺欠。

本文對國內(nèi)外相關(guān)研究進(jìn)行了系統(tǒng)的總結(jié)和深入的分析，指出了主要缺陷和應(yīng)努力的方向。在此基礎(chǔ)上，以實驗和實際記錄分析為主要手段，對地震荷載與土動力學(xué)性能關(guān)系中的幾個關(guān)鍵問題進(jìn)行了研究，主要工作和成果如下:

(1)以飽和土-結(jié)構(gòu)動力相互作用這一典型問題為出發(fā)點，借助正弦波輸入下小型振動臺和地震波輸入下大型振動臺試驗，建立了輸入波形、建筑物基底動應(yīng)力、動孔隙水壓力、建筑物沉降和土體永久變形間的聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)了它們之間的相互關(guān)系及其規(guī)律。

(2)提出了截斷比、峰值不對稱比、幅值不對稱比和作用次數(shù)不對稱比的概念，通過實際地震記錄的統(tǒng)計分析，給出了地震荷載峰值、幅值和作用次數(shù)不對稱性特征以及波序和荷載類型等不規(guī)則性特征的統(tǒng)計規(guī)律。

(3)提出了應(yīng)變門檻值和有效荷載的概念，通過粘土和砂土兩種土類的一系列動三軸試驗，明確了地震荷載下土體變形響應(yīng)的特征，揭示了粘土和砂土應(yīng)變門檻值與有效荷載下限值的關(guān)系，提出了有效荷載的計算公式和推薦值。

(4)通過系統(tǒng)的動三軸試驗，研究了不規(guī)則地震荷載與定次數(shù)等幅荷載作用下土體變形間的相互關(guān)系，提出了一個估計地震荷載下土單元變形的簡化方法，給出了地震荷載和土性參數(shù)對修正系數(shù)的影響規(guī)律。

振動臺試驗;土體永久變形;截斷比;不對稱性特征;有效荷載;應(yīng)變門檻值;修正系數(shù)

TU435;

A;

10.3969/j.issn.0235-4975.2010.01.019