桩-土-LNG储罐振动台试验与数值仿真分析

罗东雨 孙建刚 柳春光 崔利富 王振

摘要： 采用振动台试验与数值仿真两种方法对桩?土?LNG储罐的地震响应展开了分析，分析结果接近，实现了相互验证。研究结果表明：地震波沿土体和桩基的传播具有放大效应，土体会改变地震动的加速度峰值和频谱特性。在所选地震动作用下，软土层的场地放大效应更为明显，不同位置的桩基在各方向的加速度响应不同，中间位置桩基的加速度大于两侧桩，两侧桩基轴力方向相反，桩土储罐与刚性基础储罐的地震响应在波形和峰值上差异较大。基于上述研究结果，建议在研究LNG储罐的地震响应时考虑桩土对储罐的影响，并根据基础类型选择合理的地震动进行分析。

关键词： 地震响应; 桩?土?储罐; 振动台试验; 数值仿真; 基岩波

中图分类号： TU352.1; TU473.1    文献标志码： A    文章编号： 1004-4523（2021）03-0515-13

DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2021.03.009

引  言

地震动在震源破裂后经由基岩传播至桩基础及周围土体并最终作用于上部结构，上部结构所产生的振动会作为一种新的震源反作用于地基，这种复杂的作用在地基的辐射阻尼条件下逐渐衰减至消失[1]。在某些重要建筑的抗震设计中，为提高结构的安全性，应考虑桩?土?结构相互作用，这种相互作用包括动力相互作用和惯性相互作用，即场地土与桩基结构物在地震过程中相互影响[2?3]。桩?土?结构相互作用研究已有较长的历史和系统的研究方法。在简化力学模型研究方面，1964年Penzien等[4]率先提出集中质量模型，将桩基础视为弯曲剪切型多质点体系，桩周土体简化为单位面积多质点土柱，在相互作用中桩基础与土体具有相同的振动，这一模型在后续研究中得到了较为广泛的应用[5?7]和改进[8?9]。……