孟凡超

(中國(guó)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(guó)地震局工程力學(xué)研究所，哈爾濱 150080)

近來(lái)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(jì)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(jì)原則過(guò)渡，土體變形分析越來(lái)越受到重視。

土動(dòng)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(dòng)力響應(yīng)之間的關(guān)系。而土體變形與地震動(dòng)特征間關(guān)系的認(rèn)識(shí)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(duì)地震波的不對(duì)稱和不規(guī)則性特征的認(rèn)識(shí)尚少;二是地震波的不對(duì)稱和不規(guī)則性對(duì)土變形響應(yīng)影響的認(rèn)識(shí)還不充分，分析方法也有不少缺欠。

本文對(duì)國(guó)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(shí)驗(yàn)和實(shí)際記錄分析為主要手段，對(duì)地震荷載與土動(dòng)力學(xué)性能關(guān)系中的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)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(dòng)力相互作用這一典型問(wèn)題為出發(fā)點(diǎn)，借助正弦波輸入下小型振動(dòng)臺(tái)和地震波輸入下大型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，建立了輸入波形、建筑物基底動(dòng)應(yīng)力、動(dòng)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?cái)啾?、峰值不?duì)稱比、幅值不對(duì)稱比和作用次數(shù)不對(duì)稱比的概念，通過(guò)實(shí)際地震記錄的統(tǒng)計(jì)分析，給出了地震荷載峰值、幅值和作用次數(shù)不對(duì)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(jì)規(guī)律。

(3)提出了應(yīng)變門檻值和有效荷載的概念，通過(guò)粘土和砂土兩種土類的一系列動(dòng)三軸試驗(yàn)，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(jì)算公式和推薦值。

(4)通過(guò)系統(tǒng)的動(dòng)三軸試驗(yàn)，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(gè)估計(jì)地震荷載下土單元變形的簡(jiǎn)化方法，給出了地震荷載和土性參數(shù)對(duì)修正系數(shù)的影響規(guī)律。

振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn);土體永久變形;截?cái)啾?不對(duì)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