【導(dǎo)讀】十四種混凝土配合比。合用水及模具基本滿足規(guī)范要求。內(nèi)外樁基施工所用混凝土的實際施工情況。本試驗所用混凝土采用普通硅酸鹽水泥，石），針片狀顆粒含量符合規(guī)范要求其值小于9%。目前國內(nèi)所用泵送混凝土機(jī)械所用。中過，其顆粒含量大于20%，砂率在35%～45%之間。試配時坍落度按下式計算：。ΔT為試驗測得的混凝土出拌合樓到入泵之間內(nèi)的坍落度損失值。結(jié)合中國四川省西昌市錦屏二級水電站引水隧洞施工中的混凝土澆筑工程經(jīng)驗，C45、C46、C47、C48、C49及C50等30種強(qiáng)度。cu，k為混凝土試驗塊抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，這里取設(shè)計泵送混凝土強(qiáng)度等級值。相應(yīng)用水量則要增加5kg。的幅度予以調(diào)整。最終砂率的選取按表進(jìn)行調(diào)整后取值。了彌補這一損失本試驗加上1%的混凝土損失量。砂眼、裂紋及劃痕等。組裝后內(nèi)部尺寸誤差為公稱尺寸的&

　　

【正文】 。近年來，有人應(yīng)用 邊界元 有限元耦合法，邊界元 差分耦合法，有限元 無限元耦合法等聯(lián)合求解了樁 土相互作用問題。 法 由于地基 樁 結(jié)構(gòu)動力相互作用問題，特別是液化地基 樁 結(jié)構(gòu)動力相互作用問題的復(fù)雜性以及試驗研究的困難，許多理論研究結(jié)果和數(shù)值模擬結(jié)果都得不到試驗驗證，難以直接指導(dǎo)工程設(shè)計。所以，如何用現(xiàn)場模型試驗來驗證理論研究成果顯得十分的重要，這方面已經(jīng)引起了許多研究者的重視，并已經(jīng)取得了不少的研究成果。例如， Reese 等、 O’ Neill 等通過試驗得到的土對樁的特殊曲線來描述土的非線性作用，根據(jù)試樁資料提出 試樁地區(qū) PY 曲線與室內(nèi)及試驗參數(shù)的關(guān)系，對樁 土的非線性進(jìn)行了研究。為了描述非線性沿途阻抗 撓度的模型， 1986 年美國是有研究所根據(jù)黏土和砂土的試驗結(jié)果得到的 PY曲線，并指出了靜態(tài)和循環(huán)加載的區(qū)別，成為人們廣泛應(yīng)用的結(jié)果。國內(nèi)，田平和王惠初等、章連洋和陳竹昌也進(jìn)行了相關(guān)的試驗研究，給出了飽和黏性土和黏性土中 PY 曲線統(tǒng)一表示法和計算方法。 Novak 利用小模型樁進(jìn)行了樁基動力特性試驗研究。 Nabil、 Okahara 等和 Rollins 等用試驗方法研究了受橫向荷載作用的砂土和黏土中樁基的力學(xué)特性。 近幾年來， 國內(nèi)外就結(jié)構(gòu) 地基相互作用對結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的影響已進(jìn)行了多方面的研究，尤其是大型離心機(jī)試驗和模型振動臺試驗得到了較多的應(yīng)用。在離心機(jī)模型試驗研究方面，國內(nèi)外學(xué)者對液化場地土 結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大量的離心機(jī)模型試驗。Brandenberg 等、 Funahara 等、 Yao 等利用離心機(jī)及振動臺模擬試驗技術(shù)研究樁基工程特性、樁 土 結(jié)構(gòu)動力相互作用等問題。 Peter 進(jìn)行了動力離心機(jī)試驗，結(jié)合 FLAC軟件老驢孔隙水壓力的產(chǎn)生和消散，對其進(jìn)行了有效應(yīng)力數(shù)值分析。 Kammerer 等對不同密度、不同豎向力的砂土進(jìn)行了單向和雙向剪切試驗 。也有學(xué)者對液化土和非液 45 化土層的土 結(jié)構(gòu)相互作用體系進(jìn)行了離心機(jī)模型試驗，考慮了土體對單樁和群樁、靜力學(xué)和動力學(xué)等多種因素的影響，并取得了一些有意義的結(jié)論。 20xx 年，于玉貞和鄧麗軍利用土工離心機(jī)及振動臺進(jìn)行了砂土邊坡的動力離心模型試驗，研究抗滑樁加固邊坡的地震響應(yīng)和樁 土相互作用規(guī)律。 由于模型振動臺試驗不存在離心機(jī)試驗中的科里奧利效應(yīng)問題，可以在較短的時間內(nèi)進(jìn)行為數(shù)較多的模型試驗，以消除一些隨機(jī)因素的影響，所以它是研究液化場地土 結(jié)構(gòu)動力相互作用的一種新方法，受到國內(nèi)外學(xué)術(shù)界的極大的關(guān)注，成為 20 世紀(jì)90 年代樁 土 結(jié)構(gòu)動力相互作用振動臺試驗是一個研究熱點。由于 Loma Prieta 地震和 Kobe 地震中樁基的大量破壞進(jìn)一步促進(jìn)了動力相互作用的試驗研究，不僅注重對試驗裝置和模型相似比的研究，而且越來越多地將試驗結(jié)果和理論分析結(jié)果進(jìn)行比較檢驗理論分析中性參數(shù)選取的合理性。在液化場地土 結(jié)構(gòu)動力相互作用模型振動臺試驗研究方面，美國和日本兩國的研究發(fā)展迅速。 Tamura 等在日本地震科學(xué)和防災(zāi)國家研究院進(jìn)行了沙化砂土 結(jié)構(gòu)相互作用體系大比例模型試驗研究。日本和美國自 1992 年起合作進(jìn)行了 EDUS（ Earthquake Damage to Underground Structures）研究，并在第 12 屆和第 13屆的 WCEE 上都有較多涉及液化模型振動臺試驗的論文。陳文化通過小型振動臺模擬試驗研究了有建筑物存在的飽和砂土地基液化問題。陳躍慶進(jìn)行了上部結(jié)構(gòu) 地基相互作用體系的振動臺模型試驗，以了解結(jié)構(gòu) 地基動力相互作用的響應(yīng)及規(guī)律。孟上九等設(shè)計了液化土 結(jié)構(gòu)相互作用的振動臺試驗，包括地震波輸入大型振動臺試驗和正弦波輸入小型振動臺試驗，以揭示可液化地基上建筑物不均勻震陷的發(fā)生機(jī)制。蘇棟和李相崧利用香港科技大學(xué)的雙向振動臺，以 Toyoura砂為試驗材料進(jìn)行了飽和砂土自由場的地震響應(yīng)研究。他們同時通過可液化土中單樁地震響應(yīng)的離心機(jī)動力模型試驗，觀測了飽和砂土中單樁 結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震中的反應(yīng)，并通過數(shù)值方法導(dǎo)出了樁 土水平相對位移和側(cè)向土阻力的演變。凌賢長等采用大型振動臺進(jìn)行液化場地樁 土 橋梁結(jié)構(gòu)震害響應(yīng)應(yīng)試驗研究，分別進(jìn)行了自由場地液化1： 10 模型振動臺試驗和非自由場地液化 1： 10 模型振動臺試驗。他們以 1976 年唐山地震中倒塌的勝利橋的地基為原型，開展 1： 10 的自由場地基液化的大型振動太模型試驗和非自由場地液化的大型振動臺模型試驗研究 ，較好地再現(xiàn)了地震觸發(fā)場地液化及結(jié)構(gòu)破壞的各種宏觀現(xiàn)象。凌賢長等基于 Bockingham π 定理，采用量綱分析方法，結(jié)合考慮模型與原型之間的材料變形、應(yīng)力 應(yīng)變本構(gòu)關(guān)系及樁 土接觸邊界動力響應(yīng)相似性，求解液化場地樁 土 橋梁結(jié)構(gòu)動力相互作用振動臺試驗的模型設(shè)計相似關(guān)系。馮士倫等、馮士倫和王建華通過飽和砂土中樁基的振動臺試驗，獲得了砂層液化時的樁身彎矩和樁頂重物的加速度，確定了液化土層中樁基的 PY特征參數(shù)。黃春霞等采用自行研制的簡易單向?qū)Ｓ谜駝优_和大型疊層剪切變形模型完成了 2 個飽和 46 砂土地基模型的 3次振動臺試 驗，驗證了模型箱的性能和模型地基內(nèi)部的均勻性。武思宇等進(jìn)行了剛性樁基復(fù)合地基 1： 10比尺的振動臺試驗，研究了剛性樁復(fù)合地基的抗震性能，用柔性容器較好地解決模型試驗的邊界問題，模型中采用了在基礎(chǔ)底板施加豎向力，在結(jié)構(gòu)上附加阻尼器等措施，較好地解決了模型與原型難以相似的問題。李培振等進(jìn)行了液化場地自由場振動臺試驗，試驗中再現(xiàn)了液化場地的震害現(xiàn)象。 新本構(gòu) 模型 的闡述 模型 概念 本文采用一種新 的 本構(gòu) 模型 ，此 模型 是由盧應(yīng)發(fā)教授 在大量的室內(nèi)試驗和現(xiàn)場實測基礎(chǔ)上首先提出來的。 此理論首次提出將巖土體 荷載與位移特征曲線劃分為三種類型，并定義了高地應(yīng)力的判別標(biāo)準(zhǔn)。新 的 本構(gòu) 模型 僅利用三個材料力學(xué)參數(shù)即 可對不同 軸壓力、不同圍壓 下 的應(yīng)力與應(yīng)變 變化 的 全過程 特征進(jìn)行 詳細(xì) 描述。 新的本構(gòu) 模型不 單單 可以描述單 一 強(qiáng)度混凝土材料 的力學(xué)特征 ，也可以 對 多種 強(qiáng)度混凝土材料 組成樁身 和兩種不同 強(qiáng)度混凝土 材料界面等 的 力學(xué)特性 進(jìn)行描述 。 此種新的本構(gòu)模型認(rèn)為巖土體的力學(xué)特性與樁的荷載傳遞特性是有某種緊密聯(lián)系的。 目前國內(nèi)外都把 巖土荷載 位移特性劃分成 兩個區(qū)域 如圖 所示的ⅰ型和ⅱ型 。 在低圍壓 的情況 下 把 巖土體的荷載 位移特性 劃分成這兩個區(qū)域 是可行的 ， 而 在高圍壓的情況下 巖土體的 荷載 位移特性 曲線沒有明顯的峰值應(yīng)力 。 因此 為決絕這一問題新的本構(gòu)模型將 ⅰ型 再細(xì)劃分為ⅰ型 和ⅲ型 兩個區(qū)域 ，如圖 所示。圖中 豎直虛線表示ⅰ型和ⅱ型 的分界線而水平虛線表示 ⅰ型和ⅲ型的分界線 。 對于ⅱ型的荷載與位移關(guān)系曲線，只有在 單 向位移控制的條件下才有可能產(chǎn)生，往往脆性巖石出現(xiàn)這種曲線特征，數(shù)值計算時將這種力學(xué)特性簡化為彈脆性模型加以計算。在室內(nèi)和現(xiàn)場試驗情況下，當(dāng)法向壓力較大時，荷載與位移呈現(xiàn)出ⅲ型特征關(guān)系，因而可將ⅰ型和ⅲ型之間的虛線稱之為臨界圍壓線（或面），也可以將此應(yīng) 力線（或面）定義為判斷高地應(yīng)力的標(biāo)準(zhǔn)。這種定義對于土體、軟巖及硬巖富有著不同的特征，土體往往上千帕就可以定義為高地應(yīng)力，軟巖可達(dá)兆帕至幾十兆帕不等，硬質(zhì)巖體可以達(dá)到幾十甚至上百兆帕。 47 圖 巖土體荷載與位移曲線類型 圖 推廣的巖土體荷載與位移曲線類型 新本構(gòu)模型認(rèn)為對于樁基礎(chǔ)而言，其樁上部一般都是黏性土體，且側(cè)向壓力較小，荷載與位移曲線特征與ⅰ型曲線特征十分的相似。淤泥層其特征與黏土層特征幾乎一樣，粉砂、中砂、粗砂及卵石層荷載與位移曲線特征大多與ⅲ型曲線特征相似。 樁基礎(chǔ)的承載力主要來 自于樁側(cè)阻力和樁端反力，樁 土間產(chǎn)生相對位移是樁側(cè)阻力發(fā)揮的前提。在加載的開始階段，樁 土相對位移較小，其應(yīng)力 應(yīng)變呈直線關(guān)系，到達(dá)極限位移之后，剪應(yīng)力不再增加而趨于定值。對于密實的砂土或超壓密的黏土，由于剪脹性及應(yīng)變軟化結(jié)的果，剪應(yīng)力出現(xiàn)峰值。樁側(cè)阻力是樁承載力的一部分，其力的傳遞是由上向下發(fā)生作用，也與樁身剛度相關(guān)。樁身剛度越大時，在較小的荷載作用下，樁身傳遞的位移范圍越大，即在相對較小的荷載作用下，其位移傳遞到樁端的可能性越大；樁身剛度較小時，樁 土相互作用較完全，即位于樁上部的巖土體容 48 易發(fā)生破壞，其 破壞土體由上部向下部發(fā)展；當(dāng)樁身較長和剛度較小時，樁端反力發(fā)生作用時，在較小圍壓作用下的樁側(cè)土體大部分將發(fā)生破壞。 樁頂荷載由樁側(cè)阻力和樁端阻力共同承擔(dān)，而樁頂沉降量 S 由樁身變形△ p 和樁端地基變形 △ r 兩部分組成，樁身變形△ p 由摩擦力產(chǎn)生的樁身變形△ pf 和端承力產(chǎn)生的樁身變形△ pr 兩部分組成，即摩擦力產(chǎn)生的樁身變形和端承力產(chǎn)生的樁身變形，完全通過樁身的荷載與變形關(guān)系曲線反映出來。采用新本構(gòu)理論對其加以描述，在某級荷載作用下，樁端地基變形 △ r 即為樁頂沉降量 S 與樁身變形△ p 之差，可用下式表達(dá)： S = +△ p；△ p =△ pf +△ pr () △ r = S △ p；△ r =?（ Pb， βi） 式中： Pb為樁端施加于樁端介質(zhì)的荷載； βi 為描述樁端介質(zhì)力學(xué)特性參數(shù)。 新的本構(gòu)理論認(rèn)為巖土體荷載 位移關(guān)系曲線具有圖 的基本特征，隨著圍壓或法向應(yīng)力的提升或降低出現(xiàn)了ⅰ型和ⅲ型曲線特征，為了描述這種曲線特征，新本構(gòu)理論只需三個參數(shù)即可對其行為特征進(jìn)行描述，如切線模量、割線模量、峰值應(yīng)力（或荷載）、和殘余應(yīng)力（或荷載）等。 提出了新的本構(gòu)方程為 σ = E ε [ 1 + ε2 / S ] ρ S 0 () 1 ρ ≤ 0 ∩ 1 + 2ρ ≠ 0 式中： σ、 ε 分別代表著材料的應(yīng)力和應(yīng)變，其中壓應(yīng)力為正，拉應(yīng)力為負(fù)， σ 的量綱為 Mpa， ε 為無量綱參數(shù)； E、 S、 ρ分別為材料的力學(xué)特征參數(shù)， E 的量綱為 Mpa， S 和 ρ為無量綱參數(shù)。 在某種特定圍壓或法向應(yīng)力下，新的本構(gòu)方程具有以下幾點特征 : 當(dāng) σ =0， ε =0 時，即沒有應(yīng)力就沒有應(yīng)變； 當(dāng) ρ =0 時，與一維線彈 性胡克定理相一致； 當(dāng)ρ = 時，此時應(yīng)變可以達(dá)到無窮大，呈現(xiàn)出理想的彈塑性狀態(tài)； 當(dāng) ρ 0 時，此時應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系呈現(xiàn)出ⅲ型曲線特征； 在ⅰ型曲線情況下， 1 ρ ≤ 0； ?σ / ?ε = 0,且對應(yīng)于峰值應(yīng)力點（或面），則有 S + ( 1 + 2ρ ) ε2peak = 0 () 此式 稱之為為臨界狀態(tài)方程，也就是在某一圍壓（或法向應(yīng)力）下，峰值應(yīng)力對應(yīng)的應(yīng)變?yōu)? 49 εpeak = ?[ S / ( 2ρ + 1 ) ]1/2 () 式中： εpeak 為峰值應(yīng)力點所對應(yīng)的應(yīng)變。在曲線任一點的切線模量為 ?σ / ?ε = [ E ( 1 + ε2 / S)(ρ1) + E ( 1 + 2ρ ) (1 + ε2 / S )( ρ1) ε2 ] / S () 即當(dāng)ε =0 時，該點的切線模量等于 E0，當(dāng) ε→∞時，其切線模量等于 0。當(dāng)已知峰值應(yīng)力面和殘余應(yīng)力面之間任一面的 切線彈性模量 Epast 和應(yīng)變ε past 時，方程為 Epast / E = ( 1 + ε2past / S)ρ1[1+(1+2ρ) ε2past/S] () 圖 新的本構(gòu)理論的曲線特征 新的本構(gòu)理論其曲線特征如圖 所示。由圖可見，新的本構(gòu)理論可以描述 ⅰ 型和 ⅲ 型的基本力學(xué)特性，在 ⅰ 型和 ⅲ 型過渡區(qū)域（見圖 中虛線）也可以被加以表征，另外，它可以描述初始彈性模量隨圍壓（或法向壓力）的變化而變化特征。 對于鋼筋混凝土基樁，一般基樁直徑較大，混凝土等級較高，其基 樁樁身可以采用 ρ=0的本構(gòu)模型，即線彈性模型。對于樁側(cè)土體與樁身的相互作用和樁端反力巖土體力學(xué)特性的計算模型，均可以采用新的本構(gòu)理論加以描述，具體是：樁側(cè)土體 與樁身的相互作用本構(gòu)理論可以采用 1＜ ρ＜ 0 的本構(gòu)模型，樁端反力巖土體力學(xué)特性可以采用 ＜ ρ＜ 0 新的荷載位移模型。 由于樁身可以采用 ρ = 0 的本構(gòu)模型，即線彈性模型。在某一級荷載作用下，樁身某一界面應(yīng)變 ε 可以表達(dá)為： ε = σ / E () 式中 ： σ 為樁身截面應(yīng)力； E 為樁身材料的彈性模量。 基于基本假設(shè)樁身鋼筋混凝土材料為均質(zhì)各向同性的，因此可以近似認(rèn)為，一段hi樁身截面應(yīng)變變化是線性的，某段樁身的應(yīng)變是樁身兩端截面應(yīng)變的平均值，某段樁身的應(yīng)變 ε 可以表示為： 50 ε= ( εi + εj ) /2 () 式中： εi 為樁身上截面應(yīng)變； εj 為樁身下截面應(yīng)變。 基于以上假設(shè)與公式，某段樁身的變形量可以由線應(yīng)變公式推導(dǎo)得出，某段樁身的變形量 Δ’pf 可表示為： Δ’pf = ε hi