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承受壓力的橋梁 特別是如果震動引發稱為液化的類似流沙的土壤反應
2022年07月12日    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com    |  投稿

橋梁能承受地震嗎?其中一個很大的未知數是,橋梁在地震震動下可能沉降多遠,特別是如果震動引發稱為液化的類似流沙的土壤反應。

加利福尼亞大學(UC)戴維斯分校(Davis)的科學家們匯編了迄今為止最詳細的實驗數據,這些數據是關于液化引起的下拖力如何在地震震動期間增加施加在樁基上的結構荷載的。

他們的數據集獲得了2022年設計安全數據集獎,該獎項表彰了數據集對自然災害研究的不同貢獻中國建材網cnprofit.com。


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“如果樁穿過可液化沉積物,這項研究將有助于預測樁基的沉降量,”數據集的合著者、加州大學戴維斯分校名譽教授布魯斯·庫特說。

“我們的研究也有助于我們對這一現象的理解朝著這樣一個方向發展:我們可以將土壤和結構作為一個系統,從基礎一直到上層建筑,”數據集的合著者、加州大學戴維斯分校副教授凱特琳娜·齊奧托普盧(KaterinaZiotopoulou)說。


現代橋梁由一種叫做樁的大柱子支撐,樁被深深地打入地下。液化是由于地震震動期間產生的過量孔隙水壓力而導致的土壤強度損失,可使橋梁樁下正常穩定的砂層失去其抗剪強度。此外,當振動停止后多余的孔隙水壓力消散,并且土壤在沉降時恢復其強度時,這也會影響樁,然后將其向下拖曳。


數據報告中有許多實驗,科學家改變了可液化層的厚度和地層;搖晃的強度;還有樁。他們監測了橋梁基樁上的下拖力是如何形成的?!拔覀兊臄祿毣怂羞@些相互依存的因素的順序鈥攖他搖晃,水壓增加,耗散,沉降,以及隨后的軸向荷載增加。這些事情是按順序發生的,”庫特說。


首席研究生研究員Sumeet Kumar Sinha博士在Kutter教授和Ziotopoulou教授的指導下,在加州大學戴維斯分校設計了一系列模型試驗,包括粗砂、粘土、松散砂和密實砂的分層土壤剖面。將儀器模型樁插入土層中。加速度計、孔隙壓力傳感器、線性電位計和沉降標記測量了樁加速度以及土壤和樁的沉降。然后在配備振動臺的9米半徑土工離心機上測試模型。進行了錐體貫入試驗、樁荷載試驗和十字板剪切試驗,以確定模型在試驗不同階段的狀態。


Ziotopoulou補充道:“我們開發了新的非接觸式位移跟蹤程序,將攝像機和激光線放置在模型上方?!薄拔覀冮_發了圖像處理技術,以便將兩者結合起來,對樁如何移動土壤有一個非常清晰的概念?!?br/>

Ziotopoulou說:“我們發現了一些意想不到的情況,但數據也證實了這一點。在震動過程中,出現了幾種導致樁沉降的機制?!???茖W家們原本預計,大部分破壞將發生在地震結束后。

庫特補充說:“我們還了解到,樁不太可能比周圍的地面沉降更多?!边@對于橋梁設計來說是個好消息,因為之前人們認為,如果樁上的下拖力很大,可能會導致樁顯著下沉。


庫特補充說:“只有當孔隙壓力從液化層遷移到樁端周圍的承重層時,樁端周圍的土壤強度顯著降低,我們才觀察到樁發生了顯著的下沉??紫秹毫w移的重要性令人驚訝?!弊髡邔嶒灥某晒w功于數據集和研究的合著者Sumeet K.Sinha,他現在是加州大學伯克利分校的博士后研究員。


齊奧托普盧說:“辛哈在設定基調方面非常精巧,并在描述系統每個組成部分的震動之前、期間和之后的情況方面發揮了主導作用。我們現在有了這個完整的觀點?!弊髡呦M@些數據能被盡可能廣泛的研究人員使用,從實驗學家到數值建模者。


Ziotopoulou說:“我們希望確保數據的多樣性,以便其他實驗人員能夠看到我們如何處理我們的協議,從中獲得靈感并從中學習。對于數值建模者,我們提供了離心機記錄的原始數據,但也處理了數據,以節省處理時間?!弊髡叱姓J,他們之所以選擇DesignSafe作為他們的數據平臺,是因為其安全性和穩定性的記錄,以及它提供的靈活性。Ziotopoulou說:“我很高興DesignSafe平臺為用戶提供了以最有意義的方式管理數據的靈活性?!?/p>


她還贊賞在數據集上生成數字對象標識符(DOI)編號的能力,這有助于其他研究人員查找和參考數據。

“我們的數據共享、存檔和可用是有道理的。在DesignSafe上擁有它意味著它可以在未來使用?!?/p>

Ziotopoulou說:“數據和建模有助于我們理解土-樁-橋系統。它們不是島嶼。土壤、樁、建筑鈥攖嘿,一起工作。在我們前進的過程中,我們應該解決這些問題,并評估它們之間的相互作用。"

標簽:行業資訊,今日頭條,建材商道,市場評論,技術中心,建筑基材,建筑材料,石材石料,裝修施工
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