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防震减灾网>>科学研究>>典型实例 >> 混凝土框架楼梯结构抗震性能拟静力试验研究

典型实例

混凝土框架楼梯结构抗震性能拟静力试验研究
作者:混凝土框架楼梯结构抗震性能拟静力试验研究时间:2015-05-25

试验目的

鉴于变截面桩具有较高的抗拔抗压承载力抗扭曲性能以及对地震动的阻抗特性等开展对一种新型变截面桩–土–高层建筑结构体系动力相互作用的试验研究通过振动台模型试验观察了桩–土–结构体系动力相互作用的现象验证和掌握了新型桩体与结构的震害特点根据试验测定的数据研究了支盘桩–高层建筑结构体系的动力特性和地震反应重点分析了支盘桩的动力响应。解释了地震区房屋产生倾斜倾倒震害现象的根本原因。

试验概况

1)试件的制作

为了了解在地震动激励下支盘桩–地基–上部结构体系动力相互作用的特性本文设计了一个12层框架结构–支盘桩–分层土的模型在同济大学土木工程防灾国家重点实验室进行了一次振动台模型试验该模型的上部结构采用双向单跨12层钢筋混凝土框架桩基础为5根挤扩支盘桩桩长1200 mm直径60 mm模型土分为3层自上而下分别为粉质粘土砂质粉土和砂土该模型的缩尺比例为1/10质量密度相似系数Sρ=1土结构的弹性模量相似系数均为SE=3.76按照Bockingham定理导出了各物理量之间的相似关系式和相似系数为了减小模型箱效应即模型箱里的土在地震作用下应以与原型自由场同样的方式变形模型箱采用了直径为3 m的圆桶形柔性容器桩基设计见图2。

 

图232.png

2. 模型设计及传感器位置

2)试验工况及过程

振动台台面输入的波形采用了EL Centro Kobe和上海人工波3种试验时加速度峰值从小量级开始分级递增台面输入按相似关系调整加速度峰值和时间间隔每次改变加速度峰值时都输入小振幅的白噪声激励以观察模型的频率和阻尼比的变化情况台面激励主要为X向部分工况同时输入X和Z双向激励试验加载制度见表1。

图233.png

3)试验结果:

图234.png

3. 不同峰值地震波输入下桩身应变分布图

 

图235.png

4. 桩基两侧对应测点应变时程曲线

图236.png

5 桩土接触压力曲线

试验结论

(1)相互作用体系对结构动力特性和结构地震反应均有较大的影响结构的抗震性能与基础形式土层性质等因素有关支盘桩的抗震稳定性有了初步的显示。

(2)通过桩–土接触压力分析揭示了在地震动激励下桩–土之间存在着拉开和再接触的现象表明支盘桩在动力相互作用过程中承受了拉压荷载说明和证实了当基础具有较大的抗拉抗拔和抗扭曲能力时才能发挥动力相互作用体系的抗震性能和减轻震灾。

(3)相互作用体系中桩基的动力特征是角桩和边桩承受较大的动荷载这与静力状态下荷载分布规律一致。

(4)从桩身应变沿深度的变化规律上看桩身应变在不同深度或位置处是不同的即3个支盘的上下端应变均不相等表明桩身应变与土层性质地震波频谱组成激励大小等因素有关。

(5)桩基两侧对应测点的应变时程曲线呈反向关系表明在地震作用下相同时间内桩基一侧受拉另一侧受压揭示了地震区房屋产生倾斜倾倒震害现象的根本原因之一。

 

钱德玲等.相互作用体系中桩基的动力响应[J].岩土工程学报,2006,28(6):709-714.

http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_ytgcxb200606007.aspx