倾斜液化场地桩基地震响应离心机试验研究

　　1 引 言

　　桩基础是液化场地上重要建筑物的主要基础形式之一。历次桩基震害调查和试验研究证实强震条件下液化场地具有大变形和侧向流动等特点。桩基抗震性能受液化场地侧向流动和桩土动力相互作用影响与控制，建于倾斜场地的桩基不仅要直接承担主动荷载，而且要抵抗土体液化侧向流动变形导致的被动荷载，从而使倾斜液化场地上桩基的承载机制与变形特性变得更加复杂。故当倾斜液化场地中的桩基抗震设计没有充分考虑这些关键因素时，即使桩基础具有比天然地基好的抗震性能，在强地震作用下仍会产生过大的变形，甚至倒塌，造成基础严重破坏、生命线工程瘫痪和巨额的经济损失，国内外诸多地震事件[1，2]都证明了这点。然而，我国缺少成熟的强震条件下倾斜液化场地桩基抗震设计规范和技术细节。因此，为探讨倾斜液化场地上桩基的地震破坏机制，提出有效的抗震设计对策，开展强震条件下倾斜液化场地桩基地震响应特性研究已成为相关学科的一个亟待解决的课题。

　　目前国内桩基础地震响应试验研究的手段主要集中在振动台试验，且土层模型主要为水平模型，陈文化等[3～7]利用振动台试验研究了液化场地、桩与结构物的地震响应，取得了一些有益的结论。但振动台模型试验难于模拟实际场地条件下原型尺寸模型的应力状态，常规条件下模型相似律因重力场的影响也很难满足，实现真实反映地震荷载下液化土层的非线性特征更是困难。而动态土工离心试验则可克服这一问题[8，9]，它可使模型具有与实际原型相同或比拟的应力水平，特别在模拟相互作用和固有非线性方面具有很大优势，此为解决液化场地桩基抗震性能难题的研究提供了新的路径，T.Kagawa 等[10，11]利用土工离心试验研究了液化土中的桩基水平荷载问题;侯瑜京等[12]基于静力离心模型试验探讨了深水港码头围堤和群桩结构的工作性能;苏 栋和李相崧[13]基于动态离心机探讨了可液化土中单桩的地震响应;于玉贞和邓丽军[14]基于动态离心模型试验分析了砂性边坡中的抗滑桩地震响应;汪明武等[2，15]进行了水平液化场地栈桥式构筑物抗震性能的动态土工离心模型试验和数值模拟研究。以上研究取得了一定进展，但综合国内外文献报导，应用动态土工离心机试验来研究强震条件下液化场地桩基抗震性能问题的文献报导仍较少，特别是应用动态土工离心模型试验来研究强震条件下倾斜液化场地中的桩基地震响应问题尚处在探索阶段。

　　本文基于动态土工离心机试验来研究倾斜液化场地中群桩的地震响应特征，以探讨考虑液化侧向流动特点的桩土相互作用机制，为液化场地群桩最优抗震设计提供依据和参考。