砂土場(chǎng)地高承臺(tái)群樁基礎(chǔ)地震響應(yīng)特征試驗(yàn)研究

閆志曉 李雨潤(rùn) 王永志

摘要：基于干砂場(chǎng)地和飽和砂場(chǎng)地中高承臺(tái)直群樁和高承臺(tái)斜群樁離心機(jī)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，分析干砂和飽和砂地基土、高承臺(tái)直斜群樁基礎(chǔ)動(dòng)力特征參數(shù)，并對(duì)比研究干砂與飽和砂場(chǎng)地中地震動(dòng)強(qiáng)度對(duì)地基土和高承臺(tái)群樁基礎(chǔ)動(dòng)力響應(yīng)的影響.結(jié)果表明：1）飽和砂土地基的主周期更長(zhǎng)，且包含更多長(zhǎng)周期成分；同相對(duì)密實(shí)度的飽和砂土地基阻尼比是干砂地基的兩倍；土-群樁模型周期特性主要受地基土特性影響，模型的阻尼比特性受樁型和場(chǎng)地特性影響較大.2）直群樁有一個(gè)主導(dǎo)頻率，斜群樁有兩個(gè)主導(dǎo)頻率.3）隨輸入地震動(dòng)強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，地基土的特征周期逐漸變大，干砂地基非線性增強(qiáng)，飽和砂地基孔壓比上升，這兩因素導(dǎo)致地基土和群樁基礎(chǔ)承臺(tái)的加速度響應(yīng)逐漸減小.4）輸入地震動(dòng)強(qiáng)度增大，樁身彎矩增大，樁身彎矩不利位置有樁頂與承臺(tái)連接處、地基土埋深一倍樁徑處和樁基埋深一半處.

關(guān)鍵詞：砂土場(chǎng)地；樁基工程；地震響應(yīng)；離心機(jī)試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：TU473文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Experimental Study on Seismic Response Characteristics of High-cap Pile Group Foundation in Sandy Soil Sit

YAN Zhixiao1，LI Yurun1，WANG Yongzhi2

（1. College of Civil Engineering and Transportation，Hebei University of Technology7，Tianjin 300401，China；2. Key Laboratory of Earthquake Engineering and Engineering Vibration，Institute of Engineering Mechanics，China Earthquake Administration，Harbin 150080，China）

Abstract：Based on the centrifuge shaking table test on high-cap vertical pile group and high-cap inclined pile group in dry and saturated sandy soil site，the dynamic characteristic parameters of the dry and saturated sand foundation soil as well as the high-cap straight and inclined pile group foundation are all analyzed，and the effects of ground motion intensity on the dynamic response of foundation soil and high-cap pile group in the dry and saturated sand fields are studied. The result shows：1）The saturated sand foundation contains more long-period components；the damping ratio of the saturated sand foundation with the same relative density is twice that of the dry sand foundation；The periodic characteristics of the soil-pile group model are mainly affected by the foundation characteristics，and the damping ratio characteristics of the soil-pile group model are more affected by the pile type and site characteristics；2）The straight group piles have one dominant frequency，and the inclined group piles have two dominant frequencies；3）With the increase of the input ground motion intensity，the characteristic period of the foundation soil increases，the non-linearity of the dry sand foundation increases，the saturated sand pore pressure ratio increases，and the acceleration response of the foundation and pile group foundation cap decreases；4）The intensity of the input ground motion increases，and the bending moment of the pile body increases. The unfavorable positions of the bending moment of pile are at the pile top connecting with cap，at the foundation buried depth of 1 times pile diameter，and at the half buried depth of the pile foundation.

Key words：sand site；pile foundation engineering；earthquake response；centrifuge test

目前我國(guó)橋梁工程、碼頭工程、海洋平臺(tái)、軌道交通的發(fā)展使得群樁基礎(chǔ)被廣泛應(yīng)用，但地震災(zāi)害調(diào)查顯示，因地震導(dǎo)致的樁基礎(chǔ)-上部結(jié)構(gòu)體系的失效案例頻頻發(fā)生，如1976年唐山地震中天津港碼頭樁基破壞[1]，2008年汶川地震造成樁基礎(chǔ)和橋梁不同程度損傷[2]，2021年5月22日青海省果洛藏族自治州瑪多縣MS7.4地震中野馬灘1#、2#大橋的連續(xù)落梁[3]，因此我國(guó)對(duì)地震災(zāi)害的防災(zāi)減災(zāi)需求極為迫切，樁基礎(chǔ)抗震性能的研究仍需深入.

近幾十年國(guó)內(nèi)外學(xué)者通過(guò)理論分析[4-6]、模型試驗(yàn)[7-17]、數(shù)值模擬［18-20］等手段就樁基抗震開展了大量研究工作.陳彪來(lái)等[4]基于Winkler地基梁理論研究了樁土效應(yīng)對(duì)大跨徑連續(xù)鋼構(gòu)橋的內(nèi)力和變形的影響及墩身高度變化時(shí)樁土效應(yīng)對(duì)大跨徑連續(xù)鋼構(gòu)橋的影響；熊輝等[5]通過(guò)對(duì)液化與非液化土層交界面處位移、轉(zhuǎn)角和內(nèi)力連續(xù)條件的分析得到樁頂和樁底位移和內(nèi)力的表達(dá)式，并驗(yàn)證了分析過(guò)程的正確性；李煬等[6]將地基系數(shù)沿著深度方向進(jìn)行了常數(shù)化，通過(guò)結(jié)點(diǎn)內(nèi)力與位移連續(xù)的條件對(duì)全樁和結(jié)點(diǎn)構(gòu)建了在單層地基與多層地基情況下水平受荷樁樁身響應(yīng)計(jì)算的線性方程組；Li等[7]對(duì)可液化土中的高層建筑群樁基礎(chǔ)進(jìn)行振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，對(duì)樁、土和結(jié)構(gòu)的液化過(guò)程和動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行了評(píng)估；Swagata等[8]通過(guò)采用振動(dòng)臺(tái)比例模型試驗(yàn)，研究了土-樁-結(jié)構(gòu)地震相互作用對(duì)軟土中樁基礎(chǔ)支撐建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)響應(yīng)的影響與均質(zhì)軟高嶺土層中模型上部結(jié)構(gòu)和樁基的參數(shù)變化；許成順等[9-10]通過(guò)設(shè)計(jì)非液化場(chǎng)地土-結(jié)構(gòu)體系動(dòng)力相互作用大型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，重點(diǎn)分析了非液化場(chǎng)地和群樁基礎(chǔ)的加速度地震響應(yīng)特征，并對(duì)土體側(cè)向變形規(guī)律以及樁基彎矩分布進(jìn)行了分析；張恒源等[11]通過(guò)選取不同類型模擬地震波作為振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)激勵(lì)，研究了（雙向）耦合地震作用下液化場(chǎng)地群樁基礎(chǔ)的動(dòng)力響應(yīng)；景立平等[12]利用振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究了樁-土-核島體系動(dòng)力反應(yīng)規(guī)律，分析了樁身內(nèi)力分布特征、變形規(guī)律和樁身破壞模式；2022年莊海洋等[13]通過(guò)開展隔震層大型振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)，詳細(xì)闡述了隔震結(jié)構(gòu)群樁基礎(chǔ)與地基的地震響應(yīng)特征和飽和土體孔壓發(fā)展規(guī)律；Li等[14]開展了傾斜飽和砂土地層上的樁基碼頭離心振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，研究了群樁中單個(gè)樁的液化土壓力；Liang等[15]基于離心機(jī)試驗(yàn)探究了地基沖刷程度對(duì)樁基抗震性能的影響；李雨潤(rùn)等[16-17]使用土工離心機(jī)進(jìn)行了飽和砂土場(chǎng)地2×2高承臺(tái)斜群樁的模型試驗(yàn)，分析了地基液化對(duì)直斜群樁基礎(chǔ)的動(dòng)力響應(yīng)特征的影響，并驗(yàn)證了基于ABAQUS建立的二維數(shù)值簡(jiǎn)化模型的正確性；唐亮等[18-19]、劉星等[20]利用Open Sees有限元計(jì)算程序建立液化場(chǎng)地中樁基模型，探究了液化場(chǎng)地中群樁的地震響應(yīng)特征.

綜上所述，目前對(duì)樁基抗震性能的研究多集中在液化場(chǎng)地中直群樁方面，對(duì)于強(qiáng)震下非線性干砂地基中的直群樁的抗震性能研究較少，并且缺乏對(duì)斜群樁的抗震研究.鑒于此，本文開展干砂場(chǎng)地和飽和砂場(chǎng)地中高承臺(tái)直群樁和斜群樁動(dòng)力響應(yīng)離心機(jī)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，分析干砂和飽和砂地基土、高承臺(tái)直斜群樁基礎(chǔ)動(dòng)力特征參數(shù)，并對(duì)比研究干砂與飽和砂場(chǎng)地中地震動(dòng)強(qiáng)度對(duì)地基土和高承臺(tái)群樁基礎(chǔ)動(dòng)力響應(yīng)的影響，為后續(xù)研究地基土-樁基礎(chǔ)-上部結(jié)構(gòu)共同作用機(jī)理奠定基礎(chǔ)，為我國(guó)工程領(lǐng)域樁基抗震設(shè)計(jì)提供理論依據(jù).

1試驗(yàn)簡(jiǎn)介

1.1試驗(yàn)設(shè)備

離心試驗(yàn)采用中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所恢先地震工程綜合實(shí)驗(yàn)室裝備的DCIEM-40-300大型動(dòng)力土工離心試驗(yàn)系統(tǒng)[21]，該套試驗(yàn)裝備性能穩(wěn)定且水平領(lǐng)先，如圖1（a）所示.DCIEM-40-300大型土工離心系統(tǒng)核心性能指標(biāo)：離心機(jī)主體有效半徑5.0 m，有效最大離心加速度100g，掛載最大質(zhì)量3 000 kg，動(dòng)態(tài)數(shù)采128通道，有效吊籃凈空1.6 m（長(zhǎng)）×1.0 m（寬）×1.8 m（高）.離心系統(tǒng)搭載水平單向振動(dòng)臺(tái)核心性能指標(biāo)：最大振動(dòng)加速度30g，最大振動(dòng)速度1 m/s，最大振動(dòng)位移±0.015 m，有效振動(dòng)頻寬10～300 Hz，最大振動(dòng)負(fù)載1 500 kg.本次試驗(yàn)采用離心試驗(yàn)系統(tǒng)配套的層狀剪切模型箱[22]，其尺寸1.2 m（長(zhǎng)）×0.5 m（寬）×0.65 m（高），水平單向振動(dòng)臺(tái)及配套剪切模型箱如圖1（b）所示.

1.2試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

結(jié)合直斜群樁基礎(chǔ)在工程應(yīng)用中的實(shí)際情況，并考慮模型試驗(yàn)的可行性，設(shè)計(jì)并制作了高承臺(tái)2×2直群樁和2×2斜群樁基礎(chǔ)模型試件，如圖2所示.工程原型為預(yù)制鋼管混凝土端承樁，樁端持力層為基巖，直樁樁長(zhǎng)為25 m，斜樁樁長(zhǎng)為25.39 m，承臺(tái)高度25 m，斜樁傾角10°，樁徑1.0m，樁抗彎剛度1 995.8 MN·m²，直斜群樁基礎(chǔ)均為對(duì)稱布置.根據(jù)離心試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖嗨坡?，確定直斜群樁試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷南嗨葡禂?shù)為50，以樁基抗彎剛度為主要控制參數(shù)，確定直斜群樁基礎(chǔ)試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮敿?xì)參數(shù)，如表1所示.試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦x材為彈性模量合適的鋁材，樁采用彈性模量69.2 GPa的6061型鋁管，外直徑20 mm，壁厚2 mm，承臺(tái)采用實(shí)心鋁塊.

剪切模型箱長(zhǎng)度為1.2 m，直（斜）群樁模型分別布置在模型箱長(zhǎng)度方向的1/4處和3/4處，兩模型距離兩側(cè)箱壁為0.3 m，符合文獻(xiàn)［22］中針對(duì)該模型箱得出的距離箱壁大于0.15 m邊界效應(yīng)降低95%的結(jié)論；兩模型中間距離是0.6 m，約是30倍樁徑，大于我國(guó)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ 94—2008）3.3.3節(jié)中規(guī)定的4倍樁徑的最小樁間距，故忽略試驗(yàn)時(shí)模型箱邊界效應(yīng)和兩模型的相互影響.

試驗(yàn)地基砂土采用天津細(xì)砂，其物理力學(xué)參數(shù)如表2所示.干砂地基土型制備采用砂雨法，砂雨落距43 cm，制備砂土地基相對(duì)密實(shí)度為50%，飽和砂土地基模型制備是將制備好的干砂地基放進(jìn)真空飽和箱中用50 mPa?s的HPMC高分子溶液充分飽和.飽和砂土地基模型如圖3所示.

1.3傳感器布置

試驗(yàn)共分為兩組，第一組是干砂地基離心機(jī)試驗(yàn)，第二組是飽和砂地基離心機(jī)試驗(yàn).每組試驗(yàn)在承臺(tái)、地基土不同埋深位置、振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面布置了PCB高精度加速度傳感器；在飽和砂土地基試驗(yàn)中地基土不同埋深位置處布置了中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所自主研發(fā)的高精度DSP-II型孔壓傳感器[23]、土壓傳感器；在直（斜）群樁基礎(chǔ)樁身等間距布置軸向應(yīng)變片，承臺(tái)位置布置LVDT位移傳感器；地基土中布置的加速度、土壓、孔壓傳感器與樁身的應(yīng)變片位置都一一對(duì)應(yīng)，為后續(xù)分析樁土相互作用提供可靠保證. 傳感器布置如圖4所示.

1.4試驗(yàn)工況

試驗(yàn)開始之前對(duì)地基土-直（斜）群樁相互作用模型進(jìn)行一次峰值加速度0.03g的白噪聲激勵(lì)，旨在得到地基土和直（斜）群樁試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷膭?dòng)力特性.正式試驗(yàn)中激勵(lì)類型采用不同峰值加速度的El-Centro波，峰值加速度0.3g El-Centro波的時(shí)程和加速度反應(yīng)譜如圖5所示.采用的El-Centro波為1940年美國(guó)Imperial山谷地震時(shí)記錄的強(qiáng)震地震波，該地震波原始峰值加速度為0.349g，強(qiáng)震持時(shí)達(dá)26 s，主導(dǎo)周期為0.53 s.試驗(yàn)中干砂試驗(yàn)工況與飽和砂試驗(yàn)工況一致，如表3所示.

2試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1地基與樁基礎(chǔ)動(dòng)力特性分析

圖6（a）（b）分別給出了白噪聲激勵(lì)下干砂地基和飽和砂地基工況地基表層（A1加速度位置）處加速度響應(yīng)傅里葉變換的頻譜特性曲線.由于頻譜特性曲線復(fù)雜，很難精準(zhǔn)地找到峰值基頻，故通過(guò)加權(quán)回歸函數(shù)對(duì)頻譜特性曲線進(jìn)行處理.干砂工況中地基土主導(dǎo)頻率為2.22 Hz，飽和砂工況中地基土主導(dǎo)頻率為1.655 Hz，兩種工況相比顯示飽和砂土地基的基本周期略長(zhǎng)，干砂地基的加速度響應(yīng)幅值遠(yuǎn)大于飽和砂地基.根據(jù)Wang等[24]使用的半功率帶寬法求取地基土的阻尼比，如表4所示.分析表4發(fā)現(xiàn)，飽和砂地基主周期更長(zhǎng)，地基土的阻尼比更大，約是干砂地基的2.2倍，與Wang等[24]試驗(yàn)測(cè)算的上海細(xì)砂的飽和地基是干砂地基阻尼比的1.7倍的結(jié)論基本一致.土-直群樁模型與土-斜群樁模型周期特性主要受地基土特性影響，土一直群樁模型的阻尼比特性受場(chǎng)地特性影響較大，故地基土阻尼比增大時(shí)模型阻尼比明顯增大；斜群樁基礎(chǔ)由于樁基帶有傾角，抵御橫向荷載的能力更強(qiáng)，地基土的變化對(duì)土-斜群樁模型阻尼比影響較小，土-斜群樁模型在干砂與飽和砂地基中的阻尼比變化不大.

圖7（a）（b）分別給出了直（斜）群樁基礎(chǔ)在干砂和飽和砂地基中承臺(tái)加速度響應(yīng)傅里葉變換譜比，該加速度響應(yīng)傅里葉變換譜比是承臺(tái)位置的加速度響應(yīng)傅里葉譜加權(quán)歸一化后與輸入白噪聲激勵(lì)的加速度加權(quán)歸一化傅里葉譜的比值，量化土一直（斜）群樁基礎(chǔ)模型的加速度動(dòng)力響應(yīng)特征.對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，土一直群樁基礎(chǔ)模型有一個(gè)主導(dǎo)頻率且與土-斜群樁基礎(chǔ)模型的第一主導(dǎo)頻率相近，干砂地基中為2.555 Hz、飽和砂地基中約為2.091 Hz；土-斜群樁基礎(chǔ)模型還有第二主導(dǎo)頻率，干砂地基中為5.443 Hz、飽和砂地基中為5.023 Hz.在同一地基工況下，直斜群樁峰值譜比對(duì)應(yīng)頻率相近的原因是直斜群樁基礎(chǔ)的樁徑、承臺(tái)質(zhì)量、承臺(tái)高度均相同，同時(shí)斜群樁基礎(chǔ)由于樁基有傾角導(dǎo)致了斜群樁基礎(chǔ)承臺(tái)位置的加速度響應(yīng)傅里葉譜比有兩個(gè)峰值.受地基土基本周期特性影響，飽和砂土地基中的群樁基礎(chǔ)模型基本周期更長(zhǎng).由于斜群樁基礎(chǔ)有傾角更能抵御橫向荷載，故斜群樁基礎(chǔ)模型比直群樁基礎(chǔ)模型的主周期、阻尼比大，承臺(tái)-基底輸入的加速度譜比更小，因此斜群樁有更好的耗能性.飽和砂地基中的群樁基礎(chǔ)模型比干砂地基中的模型的主周期、阻尼比大，承臺(tái)-基底輸入的加速度譜比更小，說(shuō)明了地基飽和增強(qiáng)了樁土相互作用，增加了耗能.表4中模型的動(dòng)力參數(shù)特性與圖7中干砂地基中群樁模型加速度頻譜比大于飽和砂土地基工況、直群樁模型加速度響應(yīng)譜比大于斜群樁工況的規(guī)律相互佐證.

2.2場(chǎng)地地震反應(yīng)分析

圖8（a）（b）分別給出了干砂地基和飽和砂地基中不同峰值加速度作用下地基土的加速度反應(yīng)譜比曲線，該曲線反映了地基土A1位置處加速度反應(yīng)譜與輸入地震動(dòng)加速度反應(yīng)譜的比.通過(guò)分析可以發(fā)現(xiàn)：干砂地基中隨輸入地震動(dòng)強(qiáng)度增大，地基土加速度響應(yīng)程度逐漸變小，且特征周期T_g逐漸變大，表明強(qiáng)震導(dǎo)致干砂地基產(chǎn)生非線性響應(yīng)；飽和砂土地基中地震動(dòng)峰值加速度0.05 g、0.1 g工況下地基土仍保持輸入El-Centro地震動(dòng)加速度反應(yīng)譜特性（見圖5），峰值加速度0.3 g工況下地基進(jìn)入液化狀態(tài)導(dǎo)致地基土加速度響應(yīng)特性完全改變；對(duì)比同強(qiáng)度地震動(dòng)作用下干砂和飽和砂兩種地基土加速度反應(yīng)譜比，飽和砂土地基加速度響應(yīng)的特征周期更長(zhǎng)，峰值加速度0.05 g、0.1 g兩種工況下地基土加速度反應(yīng)譜比相似，0.3g強(qiáng)震飽和砂土地基工況地基土加速度響應(yīng)峰值會(huì)縮?。▓D9可驗(yàn)證）.

圖9給出了峰值加速度0.05g、0.1 g、0.3g工況下干砂地基和飽和砂地基不同深度處加速度響應(yīng)和孔壓比響應(yīng)時(shí)程.圖9中每行表示地基土不同深度，左側(cè)三列表示不同峰值地震動(dòng)工況下地基土加速度響應(yīng)，右側(cè)一列是飽和砂土地基不同峰值地震動(dòng)作用下地基土孔壓比響應(yīng)時(shí)程.分析孔壓比發(fā)現(xiàn)峰值0.3g地震動(dòng)作用下，地基土深度13.5 m以上孔壓比全部達(dá)到1.0，進(jìn)入液化狀態(tài).對(duì)比地基土加速度響應(yīng)分析得出，地基液化后加速度響應(yīng)消失，地震動(dòng)強(qiáng)度減弱，飽和砂土地基孔壓比上升減弱，飽和砂土地基深度增加，孔壓比降低.

對(duì)干砂和飽和砂地基土不同深度處加速度響應(yīng)峰值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)如圖10所示.峰值加速度0.05g工況下，干砂地基和飽和砂地基都呈現(xiàn)隨地基土深度增加地基土加速度響應(yīng)峰值放大倍數(shù)減小的規(guī)律，干砂地基工況下地基土加速度響應(yīng)峰值放大倍數(shù)更大；峰值加速度0.1 g工況下，干砂地基加速度峰值響應(yīng)規(guī)律與小震（0.05 g工況）一致，但地基土加速度響應(yīng)放大程度減弱，飽和砂土地基由于地基土孔壓比上升（見圖9），地基土加速度響應(yīng)峰值除地表呈微放大外，地表以下深度呈微縮小的規(guī)律；峰值加速度0.3g工況下，干砂地基加速度峰值響應(yīng)與飽和砂地基一樣呈地表放大地表以下縮小的規(guī)律，原因是強(qiáng)震下干砂地基土進(jìn)入非線性狀態(tài)，飽和砂土地基土整體進(jìn)入液化狀態(tài).從圖9中可以直觀看出飽和砂土地基地表加速度峰值響應(yīng)放大存在于地震動(dòng)初始發(fā)生時(shí)，在地震動(dòng)開始約5 s后地基土進(jìn)入液化狀態(tài)，隨即加速度響應(yīng)消失.

2.3群樁基礎(chǔ)地震反應(yīng)分析

圖11、圖12給出了干砂和飽和砂地基中直（斜）群樁承臺(tái)位置的加速度響應(yīng)時(shí)程圖.分析兩種地基中直（斜）群樁承臺(tái)加速度響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)干砂地基中峰值加速度0.05 g小震作用下直（斜）群樁承臺(tái)加速度響應(yīng)約是基底輸入的7倍，0.3g強(qiáng)震作用下直（斜）群樁承臺(tái)加速度響應(yīng)約是基底輸入的3倍，呈隨輸入地震動(dòng)強(qiáng)度增大直（斜）群樁承臺(tái)加速度響應(yīng)減弱的規(guī)律，與地震動(dòng)強(qiáng)度對(duì)地基土加速度響應(yīng)的影響相一致，能得出干砂地基在強(qiáng)震下發(fā)生非線性現(xiàn)象能導(dǎo)致樁土相互作用程度減弱.飽和砂地基中地震動(dòng)輸入強(qiáng)度對(duì)直（斜）群樁承臺(tái)位置處加速度響應(yīng)影響與干砂地基中一致，結(jié)合地基土加速度和孔壓比響應(yīng)（見圖9）分析發(fā)現(xiàn)，飽和砂土地基中導(dǎo)致這一規(guī)律的原因是隨輸入地震動(dòng)強(qiáng)度增大，飽和地基土孔壓比增大（更多的有效應(yīng)力被動(dòng)孔隙水壓力取代），導(dǎo)致地基土剛度減弱，進(jìn)而導(dǎo)致樁土相互作用程度降低.

對(duì)比圖11、圖12中干砂地基和飽和砂地基中直群樁和斜群樁承臺(tái)位置加速度響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)斜群樁在兩種地基中都能夠有效降低承臺(tái)位置的加速度響應(yīng)，但在干砂地基中應(yīng)用斜群樁會(huì)顯著降低承臺(tái)位置處的加速度響應(yīng)，因此有必要適當(dāng)使用斜群樁提高建筑物的抗震性能，尤其是在干砂場(chǎng)地中.

圖13給出了干砂地基和飽和砂地基中直（斜）群樁不同埋深截面的最大、最小彎矩包絡(luò)圖.隨著輸入地震動(dòng)強(qiáng)度增大，樁身彎矩整體增大，干砂地基中直群樁在地基淺層埋深約3.5倍樁徑處和樁頂與承臺(tái)連接附近產(chǎn)生彎矩最不利位置，干砂地基中斜群樁彎矩最不利位置出現(xiàn)在樁頂.飽和砂地基中直群樁彎矩最不利位置在地基土埋深約8.5倍樁徑位置，飽和砂地基中斜群樁彎矩最不利位置在地基埋深淺層約1倍樁徑處.統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)彎矩最不利位置一般出現(xiàn)在樁頂與承臺(tái)連接位置、地基土埋深淺層約一倍樁徑位置和樁在地基土中埋深一半的位置.對(duì)比直斜群樁樁身彎矩發(fā)現(xiàn)斜群樁受力更優(yōu)，強(qiáng)震下干砂地基中直群樁樁身彎矩非常大，在地基土埋深淺層與樁頂位置極易破壞，干砂地基中應(yīng)適當(dāng)使用斜群樁以提高建筑的抗震性能.

3結(jié)論

本文通過(guò)開展干砂場(chǎng)地和飽和砂場(chǎng)地中高承臺(tái)直群樁和高承臺(tái)斜群樁離心機(jī)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，分析了干砂和飽和砂地基土、高承臺(tái)直斜群樁基礎(chǔ)動(dòng)力特征參數(shù)，并探究了地震動(dòng)強(qiáng)度對(duì)地基土和群樁基礎(chǔ)動(dòng)力響應(yīng)的影響.主要結(jié)論如下：

1）飽和砂土地基的主周期比干砂地基的長(zhǎng)，且包含更多的長(zhǎng)周期成分；同相對(duì)密實(shí)度飽和砂土地基阻尼比是干砂地基的兩倍；土-群樁模型周期特性主要由地基土特性決定，土-直群樁模型的阻尼比特性受樁型和場(chǎng)地特性影響較大，土-斜群樁模型阻尼比較穩(wěn)定.

2）直群樁有一個(gè)主導(dǎo)頻率，斜群樁有兩個(gè)主導(dǎo)頻率；干砂地基中群樁基礎(chǔ)承臺(tái)的加速度響應(yīng)更大，直群樁基礎(chǔ)承臺(tái)位置的加速度響應(yīng)比斜群樁的大.

3）隨著輸入地震動(dòng)強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，地基土的特征周期逐漸變大，干砂地基非線性增強(qiáng)，飽和砂地基孔壓比上升，這兩者導(dǎo)致地基土和群樁基礎(chǔ)承臺(tái)的加速度響應(yīng)逐漸減小.

4）輸入地震動(dòng)強(qiáng)度增大，樁身彎矩增大；干砂場(chǎng)地中，直群樁易在地基土淺埋處破壞，斜群樁易在樁頂破壞；飽和砂土場(chǎng)地中，直群樁易在樁基埋深一半處破壞，斜群樁易在淺埋處破壞.

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