地震荷载下村镇建筑地基减灾技术研究—砂垫层摩擦滑移减灾技术

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2008年5.12汶川大地震中,陕西省南部地区遭受了严重破坏,大量村镇建筑物损毁倾覆倒塌,给人民生命财产带来巨大的损失。结合村镇建筑震害情况,震灾区村民现有经济条件,寻求一种合适的村镇建筑隔震减震技术具有重要的经济效益和社会意义。  砂垫层摩擦滑移减灾体系通过在建筑物基础与地基之间设置一定厚度与密实度的砂垫层,使建筑物在地震作用下通过垫层土体变形、垫层与基础之间的相对摩擦滑动来消耗地震能量,削弱上部结构的动力相应,保护建筑物的安全。  本文首先通过陕南地震灾区进行实地调研,对陕南地震灾区的村镇建筑形式、震害形式进行了描述,推荐陕南村镇建筑利用砂垫层摩擦滑移减灾技术。结合理论分析可知砂垫层与结构接触面的摩擦滑移特性是影响其减灾效果的关键因素。利用研制的大型单剪仪,对最大粒径为2mm的四种单一粒径砂样与一连续级配砂样进行了砂—混凝土接触面的单剪试验研究,分析了接触面的变形规律,测得五种材料与混凝土接触面的摩擦滑移系数。试验发现,单一粒径砂比连续级配砂的摩擦系数小,且滑移距离较大;粒径均匀且较大的单一粒径砂样的摩擦滑移性能更好。最后,结合非线性数值方法,砂土双曲线弹塑性模型以及库伦滑移模型,利用Matlab程序编写了砂垫层摩擦滑移减灾结构的动力时程程序,利用试验中所得的摩擦滑移系数,对普通结构、单一粒径砂垫层减灾结构、连续级配砂垫层减灾结构进行了对比分析,发现单一粒径砂垫层减灾结构的效果最佳,这与试验结果相一致。因此,推荐在砂垫层中使用单一粒径砂作为垫层材料。
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