地震力作用下單排與雙排樁支擋結(jié)構(gòu)性狀試驗(yàn)對(duì)比分析

康景文, 劉昌清, 鄧夷明, 王君紅, 胡建宗

(1. 中國(guó)建筑西南勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司, 四川 成都 610051;2. 西南交通大學(xué)土木學(xué)院, 四川 成都 610031)

0 引言

汶川地震是繼唐山大地震之后我國(guó)又一個(gè)毀滅性地震,重災(zāi)區(qū)內(nèi)幾乎所有山體斜坡發(fā)生了不同程度的滑移甚至垮塌,給生產(chǎn)活動(dòng)帶來(lái)了嚴(yán)重的影響和危害。由半埋式單樁或兩樁及其之間擋土板組成的樁板式支擋結(jié)構(gòu)作為治理邊坡的有效工程措施占有重要的地位。其利用樁身嵌固段的嵌固作用維護(hù)擋土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定以及補(bǔ)償?shù)鼗鶑?qiáng)度的不足,能夠迅速、安全、經(jīng)濟(jì)地解決一些較困難的工程問(wèn)題[1-2]。

針對(duì)地震作用下樁板墻的樁-土相互作用問(wèn)題,本文以實(shí)際工程為背景,選取樁板支擋結(jié)構(gòu)邊坡原型橫斷面作為參考(由于受條件限制,除模型箱按幾何相似比1∶20設(shè)計(jì)外,土體材料參數(shù)和地震時(shí)間壓縮比均未完全按相應(yīng)的相似比設(shè)計(jì)),通過(guò)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn),分析邊坡土體的動(dòng)力特性、樁板墻支擋結(jié)構(gòu)及邊坡在地震過(guò)程中產(chǎn)生的破壞形式、土-結(jié)構(gòu)相互作用力與結(jié)構(gòu)位移關(guān)系以及單排樁、雙排樁板結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布差異等,研究地震力作用下邊坡支擋結(jié)構(gòu)受力、位移特征及其變化規(guī)律,以期為以后類(lèi)似工程的科研、設(shè)計(jì)及施工等提供參考。

1 振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)

模擬地震效應(yīng)的振動(dòng)臺(tái)作為地震工程研究中的一種強(qiáng)有力的工具,可以確定工程結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性及其在地震力作用下的破壞機(jī)理,從而可以完善抗震設(shè)計(jì)理論及方法。

本次試驗(yàn)的振動(dòng)臺(tái)尺寸為6 m×6 m,水平最大位移為±150 mm、垂直最大位移為±100 mm,水平最大加速度為1g、垂直最大加速度為0.8g,頻率范圍為0.1～80 Hz。

1.1 試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)

(1) 鋼板+型鋼+有機(jī)玻璃制作封閉式剛性模型箱(圖1),內(nèi)空尺寸為3.7 m×1.5 m×2.1 m(長(zhǎng)×寬×高)。

(2) 選用邊坡土體為黏土、石膏和標(biāo)準(zhǔn)石英砂按不同比例配制,測(cè)得相關(guān)性能參數(shù)見(jiàn)表1。

(3) 前排樁1 m (高)×0.15 m(長(zhǎng))×0.1 m (寬)和后排樁1.25 m(高)×0.15 m(長(zhǎng))×0.1 m (寬);測(cè)試樁為兩塊鋼板加兩塊2 cm厚PVC板(中間留有土壓力計(jì)孔位)鉚接而成(圖2),非測(cè)試樁采用槽鋼對(duì)焊;5根樁的間距為0.3 m,擋土板為2.5 cm厚木板。

圖1 模型箱示意圖Fig.1 Diagram of model casing

表1 滑體、滑床土體材料性能參數(shù)

圖2 測(cè)試樁示意圖Fig.2 Diagram of testing pile

1.2 試驗(yàn)類(lèi)型及量測(cè)

圖3為單排樁板結(jié)構(gòu)模型,樁嵌固段為樁長(zhǎng)的50%,測(cè)試中間部位樁,沿樁身布置6個(gè)土壓力傳感器量測(cè)不同深度位置的土壓力;樁頂和樁前坡腳處各設(shè)一個(gè)位移傳感器,樁頂安裝加速度傳感器;為減小振動(dòng)波反射,在振動(dòng)方向的填土前、后壁均內(nèi)襯50 mm厚泡沫板墊層;樁后坡體內(nèi)等距離安裝4個(gè)加速度計(jì);模型箱底部安裝1個(gè)加速度計(jì)量測(cè)輸入振動(dòng)臺(tái)的實(shí)際加速度。

圖4為雙排樁板結(jié)構(gòu)模型,試驗(yàn)儀器布置與單排樁板結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)儀器布置基本一致。

圖3 單排樁板結(jié)構(gòu)試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃蜏y(cè)試儀器布置圖Fig.3 Test model and instrument arrangement ofsingle-row pile-plank structure

圖4 雙排樁板結(jié)構(gòu)模型尺寸及測(cè)試儀器布置圖Fig.4 Test model and instrument arrangement ofdouble-row pile-plank structure

1.3 試驗(yàn)加載

試驗(yàn)采用經(jīng)壓縮過(guò)的實(shí)測(cè)汶川地震波,按相似律進(jìn)行相似處理后依次輸入,方向?yàn)閄(水平)、Z(豎直)雙向輸入。試驗(yàn)輸入加速度峰值0.1g、0.2g、0.3g、0.4g、0.5g、0.7g、0.9g地震波實(shí)時(shí)采集不同波次加載后的數(shù)據(jù),以Xgxz對(duì)應(yīng),其中Xg為地震加速度峰值,x、z分別為加速度輸入方向。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 單排樁試驗(yàn)分析

(1) 樁后土動(dòng)壓力、總土壓力

土動(dòng)壓力分布沿樁身從上到下為反S形分布(圖5)。懸臂段各振次地震力作用下土動(dòng)壓力從1.44 kPa增至42.94 kPa,較0.1gx狀態(tài)下土動(dòng)壓力增幅95.83%～2 881.95%;嵌固段各振次地震力作用下土動(dòng)壓力從2.73 kPa增至65.66 kPa,較0.1gx狀態(tài)下土動(dòng)壓力增加67.4%～2 305.12%。

圖5 單排樁樁后土動(dòng)壓力Fig.5 Dynamic pressure of soil behind single-row pile

總土壓力沿樁身從上到下為也呈反S形分布(圖6)。懸臂段各振次地震力作用下總動(dòng)土壓力從4.02 kPa增至67.42 kPa,較靜力狀態(tài)下總土壓力增幅51%～1 577.11%。嵌固段各振次地震力作用下的總動(dòng)土壓力從4.19 kPa增至115.14 kPa,較靜力狀態(tài)下總土壓力增加了95.47%～2 647.97%。

圖6 單排樁樁后土總壓力Fig.6 Total pressure of soil behind single-row pile

(2) 樁前土動(dòng)壓力、總土壓力

樁前土動(dòng)壓力沿樁身中部從上到下為倒三角形分布(圖7)。各加速度峰值地震力作用下從6.16 kPa增至89.64 kPa,較0.1gx狀態(tài)下土動(dòng)壓力增加45.78%～1 355.2%。

圖7 單排樁樁前土動(dòng)壓力Fig.7 Dynamic pressure of soil before single-row pile

總土壓力沿樁身中部從上到下為倒三角形分布(圖8)。懸臂段各振次地震力作用下總動(dòng)土壓力從6.06 kPa增至139.52 kPa,較靜力狀態(tài)下總土壓力增加127.4%～2 202.31%。

圖8 單排樁樁前總土壓力Fig.8 Total pressure of soil before single-row pile

(3) 樁后土體加速度

通過(guò)對(duì)樁后0.45 m、1.5 m處的土體實(shí)測(cè)加速度峰值進(jìn)行比較分析土體對(duì)地震波的放大效應(yīng)。

①樁后0.45 m土體加速度分布。除了0.7gxz、0.9gxz兩個(gè)振次外,其他各個(gè)振次加速度峰值曲線近似呈線性分布(圖9),且均隨著高度增加而增加。0.1gx～0.5gxz振次中水平加速度峰值增加速率分別為0.58～18.57。0.7gxz、0.9gxz振次滑面下0.265 m、滑面、滑面上0.265 m處水平加速度峰值增加趨勢(shì)明顯,滑面上0.265 m和0.530 m處加速度接近,說(shuō)明上部土體出現(xiàn)整體滑動(dòng)。

圖9 樁后0.45 m土體水平加速度峰值分布圖Fig.9 Peak horizontal acceleration of soil at 0.45 m depth

② 樁后1.5 m土體加速度分布。0.1gx～0.3gxz三個(gè)振次土體水平加速度峰值均隨著高度增加而增加且近似呈線性(圖10),增加速率為0.84～5.07;0.4gxz、0.5gxz兩個(gè)振次中,滑移面處土體豎直加速度峰值發(fā)生突變,說(shuō)明此處滑體和滑床間發(fā)生了較大的相對(duì)滑移,其增加速率為12.58、20.72;0.7gxz振次的加速度峰值與0.5gxz振次的加速度峰值變化相似;0.9gxz振次滑面處的加速度峰值比0.4gxz～0.7gxz三個(gè)振次的值小,說(shuō)明土體前期的滑移已很充分;從滑面向上的三個(gè)點(diǎn)處的土體加速度峰值相近可以看出,坡體發(fā)生了較大的整體滑移。

圖10 樁后1.5 m土體水平加速度峰值分布圖Fig.10 Peak horizontal acceleration of soil at 1.5 m depth

(4) 樁頂位移

七個(gè)振次下樁頂位移分別為0.45、1.23、2.85、5.26、10.55、17.35、28.67(單位:mm),見(jiàn)圖11。根據(jù)《鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB10025-2006)[3]:“樁板墻頂位移應(yīng)小于樁懸臂段長(zhǎng)度1/100且不宜大于10 cm”及工程經(jīng)驗(yàn)判斷,按抗彎等效計(jì)算樁頂位移20 cm時(shí)已處于破壞狀態(tài)。

加速度峰值0.4g的地震力作用下樁頂位移5.26 mm,折算實(shí)際位移為10.52 cm,已達(dá)到極限狀態(tài);加速度峰值0.5g的地震力作用下樁頂位移10.55 mm,折算實(shí)際位移為21.10 cm,已發(fā)生破壞;加速度峰值0.9g的地震力作用下樁頂位移28.67 mm,折算實(shí)際位移為57.34 cm,已發(fā)生嚴(yán)重破壞(圖12和圖13)。

圖11 不同振次下的樁頂位移圖Fig.11 Displacement at pile top under different vibration cycles

圖12 0.5gxz振次破壞示意圖Fig.12 Failure photograph at 0.5gxz

圖13 0.9gxz振次破壞示意圖Fig.13 Failure photograph at 0.9gxz

2.2 雙排樁試驗(yàn)結(jié)果

(1) 后排樁土動(dòng)壓力、總土壓力

①樁前。樁后土動(dòng)壓力沿樁身分布見(jiàn)圖14。懸臂段各加速度峰值地震力作用下的土壓力從1.02 kPa增至24.75 kPa,較0.1gx狀態(tài)下土動(dòng)壓力增加79.41%～2 326.47%;嵌固段各加速度峰值地震力作用下的土動(dòng)壓力從1.57 kPa增至49.98 kPa,較0.1gx狀態(tài)下土動(dòng)壓力增加59.87%～3 083.44%。

圖14 后排樁樁后土動(dòng)壓力Fig.14 Dynamic pressure of soil behind back-row pile

靜力狀態(tài)下和小于0.5gxz振次下的樁后總土壓力沿樁身分布見(jiàn)圖16。各加速度峰值地震力作用下的總土壓力從3.01 kPa增至36.38 kPa,較靜力狀態(tài)下總土壓力增加40.53%～1 108.64%;嵌固段各加速度峰值地震力作用下的總土壓力分別從3.17 kPa增至77.29 kPa,較靜力狀態(tài)下總土壓力增加了107.89%～2 338.17%。

圖15 后排樁樁后總土壓力Fig.15 Total pressure of soil behind back-row pile

②樁后。樁前土動(dòng)壓力在從樁頂?shù)?0.425 m之間均較小,但在嵌固段處(-0.625 m處)土壓力突然變大,從-0.625 m處往下土壓力迅速減小(圖17)。各振次土壓力從1.83 kPa增至69.59 kPa,較0.1gx狀態(tài)下土動(dòng)壓力增加43.17%～3 702.73%。

樁前總土壓力在從樁頂?shù)?0.425 m之間均較小,但在嵌固段處(-0.625 m處)土壓力突然變大,從-0.625 m處往下土壓力迅速減小,近似呈倒三角形分布(圖17)。各振次的總土壓力從4.14 kPa增至127.35 kPa,較靜力狀態(tài)下總土壓力增加115.94%～2 976.09%。

圖16 后排樁樁前土動(dòng)壓力Fig.16 Dynamic pressure of soil before back-row pile

圖17 后排樁樁前總土壓力Fig.17 Total pressure of soil before back-row pile

(2) 前排樁總土壓力、土動(dòng)壓力

①樁后。如圖18,懸臂段各加速度峰值地震力作用下的土壓力從1.23 kPa增至25.88 kPa,較0.1gx狀態(tài)下土壓力增加48.78%～2 004.07%;嵌固段在峰值地震力作用下為1.05～39.36 kPa,較0.1gx狀態(tài)下土動(dòng)壓力分別增加了100.95%～3 648.57%。

圖18 前排樁樁后土動(dòng)壓力Fig.18 Dynamic pressure of soil behind front-row pile

從圖19可見(jiàn),懸臂段靜力和加速度峰值地震力作用下的總土壓力從1.99 kPa增至43.72 kPa,較靜力狀態(tài)下總土壓力增加116.58%～2 096.98%;嵌固段各振次地震力作用下的總土壓力較靜力狀態(tài)下總土壓力分別增加了259.22%～6 660.20%。

圖19 前排樁樁后總土壓力Fig.19 Total pressure of soil behind front-row pile

②樁前。與單排樁類(lèi)似,樁前土動(dòng)壓力從上到下呈倒三角形分布(圖20),其加速度峰值地震力作用下為2.34～69.67 kPa;各振次地震力作用下的土動(dòng)壓力較0.1gx狀態(tài)下土動(dòng)壓力增加了184.62%～2 877.35%。

圖20 前排樁樁前土動(dòng)壓力Fig.20 Dynamic pressure of soil before front-row pile

與單排樁類(lèi)似,樁前總土壓力從上到下呈倒三角形分布(圖21),各加速度峰值地震力作用下為3.84～95.57 kPa,較靜力狀態(tài)下總土壓力分別增加了117.71%～2 388.80%。

圖21 后排樁樁前總土壓力Fig.21 Total pressure of soil before front-row pile

(3) 樁后土體加速度

通過(guò)對(duì)前排樁樁后0.45 m和1.5 m處土體的實(shí)測(cè)加速度峰值進(jìn)行比較,分析土體對(duì)于地震波的放大效應(yīng)。

① 前排樁樁后0.45 m土體加速度分布

除了0.1gx振次中滑面處的水平加速度峰值略小于滑面下0.265 m處的水平加速度峰值之外,其他振次中的水平加速度峰值均隨著高度增加而增大。0.1gx、0.2gx兩個(gè)振次的水平加速度峰值曲線近似呈線性分布(圖22),其增加速率分別為0.40、0.82;0.3gxz、0.4gxz兩個(gè)振次中滑面處的加速度均發(fā)生不同程度的突變,滑面下0.265 m和滑面上0.265 m的水平加速度峰值增加速率分別為3.48、5.70;0.5gxz振次中,土體水平加速度峰值增加速率為11.40;0.7gxz、0.9gxz兩個(gè)振次,加速度峰值增加速率也較0.1gx～0.5gxz五個(gè)振次增加很大,滑面處的土體加速度峰值較大說(shuō)明土體在地震力作用下滑面處土體發(fā)生較大的滑動(dòng)。

圖22 前排樁樁后0.45 m土體水平加速度峰值分布圖Fig.22 Distribution of peak horizontal acceleration of soil at 0.45 m behind the front-row pile

② 前排樁樁后1.5 m土體加速度分布

0.1gx～0.5gxz振次中的土體水平加速度峰值均隨高度增加而增加,其增加速率為0.57～11.15,且呈隨震級(jí)提高而急劇增大趨勢(shì)(圖23)。0.1gx、0.2gx、0.3gxz三個(gè)振次的水平加速度峰值曲線近似呈線性,而0.4gxz、0.5gxz兩個(gè)振次中,其水平加速度峰值增加速率越來(lái)越大;0.7gxz、0.9gxz兩個(gè)振次,加速度峰值雖未出現(xiàn)隨著高度增加而增加的趨勢(shì),但是滑面處土體加速度峰值較大,說(shuō)明土體發(fā)生了較大的相對(duì)滑動(dòng)。

圖23 前排樁樁后1.5 m土體水平加速度峰值分布圖Fig.23 Distribution of peak horizontal acceleration of soil at 1.5 m behind the front-row pile

(4) 樁頂位移

由圖24可見(jiàn),在加速度峰值為0.5g的地震力作用下,前排樁樁頂發(fā)生位移5.57 mm,折算實(shí)際工程位移為11.14 cm,已處于極限狀態(tài);而后排樁在加速度峰值為0.7g的地震力作用下,樁頂發(fā)生位移6.75 mm,折算實(shí)際工程位移為13.50 cm,達(dá)到了極限狀態(tài)。后、前排樁在加速度峰值達(dá)到0.9g時(shí),兩者樁頂位移分別為13.42 mm和10.73 mm,折算實(shí)際工程位移為26.84 cm、21.46 cm,達(dá)到破壞狀態(tài)(圖25、圖26)。

圖24 后、前排樁樁頂位移Fig.24 Displacement at the top of front and back piles

3 單排樁、雙排樁試驗(yàn)對(duì)比分析

鑒于邊坡工程抗震設(shè)計(jì)中對(duì)0.7gxz、0.9gxz兩個(gè)振次地震力涉及很少,因此對(duì)其不做比較。

3.1 樁后土動(dòng)壓力、總土壓力對(duì)比

(1)樁后土動(dòng)壓力

兩個(gè)模型各點(diǎn)的土壓力均呈反S形分布(表2)。懸臂段的最大土壓力出現(xiàn)在-0.34 m處,約為懸臂段長(zhǎng)度的2/3處;嵌固段的最大土壓力出現(xiàn)在接近樁底的-0.98 m處。

圖25 0.5gxz振次樁頂位移形態(tài)Fig.25 Displacement of pile top at 0.5gxz

圖26 0.9gxz振次樁頂位移形態(tài)Fig.26 Displacement of pile top at 0.9gxz

表2 單排樁、雙排樁前樁樁后土動(dòng)壓力對(duì)比表

對(duì)比單排樁、雙排樁前樁樁后-0.34 m處和-0.98 m處的土動(dòng)壓力,0.1gx～0.5gxz地震力作用下單排樁與雙排樁前樁樁后-0.34 m處的土動(dòng)壓力比值分別為1.40、1.54、1.69、1.88、1.88,單排樁約為雙排樁前樁的1.5～2倍;單排樁與雙排樁前樁樁后-0.98 m處的土動(dòng)壓力比值為2.60、2.17、2.02、2.16、2.08,單排樁樁后約為雙排樁前樁的土動(dòng)壓力的2～3倍。

(2) 樁后總土壓力

兩個(gè)模型各點(diǎn)的土壓力均呈反S形分布(參見(jiàn)表3)。懸臂段的最大土壓力出現(xiàn)在-0.34 m處,約為懸臂段長(zhǎng)度的2/3處;嵌固段的最大土壓力出現(xiàn)在接近樁底的-0.98 m處。

對(duì)比單排樁、雙排樁前樁樁后-0.34 m處和-0.98 m處的總土壓力,靜力狀態(tài)和加速度峰值為0.1gx～0.5gxz地震力作用下,單排樁與雙排樁前樁樁后-0.34 m處的總土壓力比值分別為2.02、1.41、1.50、1.43、1.47、1.54,單排樁樁約為雙排樁前樁的1.5～2倍;單排樁與雙排樁前樁樁后-0.98 m處的總土壓力比值分別為3.07、2.21、2.02、1.94、2.02、1.95,單排樁樁約為雙排樁的總土壓力的2～3倍。

表3 單排樁、雙排樁前樁樁后總土壓力對(duì)比表

3.2 樁前土動(dòng)壓力、總土壓力對(duì)比

(1) 樁前土動(dòng)壓力

兩個(gè)模型的樁前土動(dòng)壓力均呈倒三角形分布(表4),最大土壓力也出現(xiàn)在樁前-0.66 m處。

對(duì)比單排樁、雙排樁前樁樁前-0.66 m處的土動(dòng)壓力,可以發(fā)現(xiàn)加速度峰值為0.1gx～0.5gxz地震力作用下,單排樁與雙排樁前樁樁前-0.66 m處的土動(dòng)壓力比值分別為2.63、1.35、1.15、1.16、1.21,單排樁約為雙排樁前樁樁前土動(dòng)壓力的1.7～2倍。

表4 單排樁、雙排樁前樁樁前土動(dòng)壓力對(duì)比表Table 4 Comparison between dynamic pressure of soil before the single-row pile and the front pile in double row震次

(2) 樁前總土壓力

兩個(gè)模型的樁前總土壓力均呈倒三角形分布(表5),最大土壓力出現(xiàn)在樁前-0.66 m處。對(duì)比單排樁、雙排樁前樁樁前-0.66 m處的總土壓力,可以發(fā)現(xiàn)靜力狀態(tài)和加速度峰值為0.1gx～0.5gxz地震力作用下,單排樁與雙排樁前樁樁前-0.66 m處的總土壓力比值分別為1.58、1.64、1.31、1.26、1.23、1.29,單排樁約為雙排樁前樁樁前總土壓力的1.2～1.6倍。

表5 單排樁、雙排樁前樁樁前總土壓力對(duì)比表

3.3 樁后土體加速度對(duì)比

(1)單排樁、雙排樁前樁后0.45 m土體水平加速度峰值對(duì)比

兩個(gè)結(jié)構(gòu)各個(gè)振次的水平加速度峰值均隨著高度增加而逐漸增大(表6),且都呈現(xiàn)隨著震級(jí)增加,峰值增速也相應(yīng)急劇增加的趨勢(shì)。除在0.3gxz振次下,單排樁的滑面處土體加速度峰值比雙排樁同樣位置處小之外,其余振次雙排樁土體水平加速度峰值增速比單排樁土體水平加速度峰值增速要小。

表6 單排樁、雙排樁前樁后0.45 m土體水平加速度峰值對(duì)比表

(2) 單排樁、雙排樁前樁后1.5 m水平加速度峰值對(duì)比

兩個(gè)結(jié)構(gòu)各振次的水平加速度峰值均隨著高度增加而逐漸增大(表7)且單排樁、雙排樁板都呈現(xiàn)隨著震級(jí)增加,峰值增速也相應(yīng)急劇增加的趨勢(shì)。雙排樁土體水平加速度峰值比單排樁相同振次下相同位置處的土體水平加速度峰值小,而且相同振次下,雙排樁土體水平加速度峰值增速比土體水平加速度峰值增速也要小。

3.4 樁頂位移對(duì)比

從0.1gx～0.5gxz五個(gè)振次下的單排樁、雙排樁樁頂位移(圖27)可見(jiàn),單排樁在加速度峰值為0.4g地震力作用下樁頂發(fā)生位移5.26 mm,折算實(shí)際工程位移為10.52 cm,達(dá)到極限狀態(tài);在加速度峰值為0.5g地震力作用下樁頂發(fā)生位移10.55 mm,折算實(shí)際工程位移為21.10 cm,已發(fā)生破壞;雙排樁在加速度峰值為0.5g的地震力作用下前排樁樁頂才發(fā)生位移5.57 mm,折算實(shí)際工程位移為11.14 cm,達(dá)到極限狀態(tài),前排樁樁頂發(fā)生位移3.78 mm還遠(yuǎn)未達(dá)到極限狀態(tài)。

表7 單排樁、雙排樁前樁后1.5 m水平加速度峰值對(duì)比表

圖27 單排樁、雙排樁樁頂位移Fig.27 Displacement at the top of single-row anddouble-row piles

4 結(jié)論

本文利用振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)對(duì)單排樁、雙排樁板結(jié)構(gòu)在靜力狀態(tài)和加速度峰值分別為0.1gx、0.2gx、0.3gxz、0.4gxz、0.5gxz、0.7gxz、0.9gxz的地震力作用下樁身受力、位移及土體加速度測(cè)試及對(duì)比分析,得到主要結(jié)論如下:

(1) 單排樁、雙排樁板結(jié)構(gòu)受力性狀類(lèi)似,樁前土動(dòng)壓力、總土壓力均為倒三角形分布,土壓力隨位置下降而急劇減小,均為反S形分布,懸臂段最大土壓力出現(xiàn)在從上到下的2/3高度處,嵌固段最大土壓力出現(xiàn)在樁底處。

(2) 單排樁后-0.34 m處的土動(dòng)壓力、總土壓力約為雙排樁前樁樁后對(duì)應(yīng)部位的1.5～2倍;單排樁樁前-0.66 m處的土動(dòng)壓力約為雙排樁前樁樁前對(duì)應(yīng)部位的1.7～2倍,總土壓力約的1.2～1.6倍;單排樁樁后-0.98 m處的土動(dòng)壓力、總土壓力約為雙排樁前樁樁后對(duì)應(yīng)部位的2～3倍。

(3) 單排樁、雙排樁土體加速度峰值均隨著高度增加而增加,且震級(jí)越大增加速率越大;雙排樁板中的土體加速度峰值比單排樁相同振次下相同位置處的土體加速度峰值要小。

(4) 雙排樁后樁和雙排樁前樁的樁后受力之和在加速度峰值分別為0.1gx～0.5gxz地震力作用下約為單排樁的樁后受力的1.2倍,說(shuō)明雙排樁狀態(tài)后樁對(duì)前樁有一定的影響。

(5) 單排樁在加速度峰值為0.5g的地震力作用下達(dá)到破壞狀態(tài),雙排樁板前排樁達(dá)到極限狀態(tài);在加速度峰值為0.9g的地震力作用下雙排樁前排樁達(dá)到破壞狀態(tài),后排樁在加速度峰值為0.7g的地震力作用下達(dá)到極限狀態(tài),說(shuō)明雙排樁結(jié)構(gòu)的支擋效果明顯優(yōu)于單排樁板結(jié)構(gòu)。