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碎石桩和CFG桩复合桩在严重液化土层地基与基础的应用摘要：在太原驰宝马4S店地基处理中采用了碎石桩和CFG桩复合桩地基处理的新技术。
即满足了消除地基土的严重液化又满足了地基承载力的设计要求.加快了施工进度，方便了施工要求。
并节约了投资，实践证明这是一种既安全可靠又经济使用的处理地基液化的方法.关键词：严重液化土. CFG桩.碎石桩. 复合地基Abstract: in taiyuan chi BMW 4 S inn in foundation treatment used the gravel pile and CFG pile composite pile foundation treatment of the new technology. Namely to meet the eliminate serious liquefaction of foundation soil and meet the design requirements of the bearing capacity of foundation soil. To speed up the construction progress and convenient construction requirements. And save the investment, the practice has proved it is a safe and reliable and economic use both the processing method of liquefied foundation.Keywords: serious liquefaction soil. CFG pile. Gravel pile composite foundation1. 工程概况：太原驰宝马4S店拟建场地位于太原市武家寨。
由展示的4S店和维修车间两部分，占地面积7200平米。
加筋碎石桩复合饱和砂土地基抗液化性能评价方法作者：邱梦瑶陈树培唐亮凌贤长张效禹李雪伟刘书幸来源：《地震研究》2020年第03期摘要：针对如何科学合理地评价液化场地加筋碎石桩复合饱和砂土地基抗液化能力这一问题，利用OpenSees计算平台建立非线性有限元数值模型，并与模型试验进行对比分析，验证数值模型的准确性;进而研究分析了不同工况下复合地基剪应力折减系数比的变化规律，并修正其计算公式，提出并验证适合评价复合地基抗液化能力的简化方法。
研究表明：随着桩径、加筋体强度和桩土剪切模量比的增大，复合地基剪应力折减系数比不断增大;以桩土剪切模量比作为控制参量，评价单一液化土层条件下沿桩身全长布筋的加筋碎石桩复合场地抗液化能力的简化方法准确可信。
关键词：加筋碎石桩;抗液化能力;剪应力折减系数比;评价方法0 引言历次破坏性大地震中，均发生了大规模的砂土场地液化现象，造成了建筑物和构筑物的严重破坏（陈国兴等，2013;张文彬等，2017;凌贤长，唐亮，2015）。
不少学者对地震作用下砂土液化发生条件、作用机理、抗液化对策及其抗液化能力的评价方法等问题进行了深入地研究，取得了大量卓有成效的研究成果，并很好指导了实际工程实践（李程程等，2016;孙锐等，2017;杜修力，路德春，2011;王健等，2019;谢定义，2011;GB50011—2010，建筑抗震设计规范;JTS146—2012，水运工程抗震设计规范）。
碎石桩能有效地减轻地震引发的液化灾害，因此被广泛应用于液化场地加固。
但碎石桩常因缺少足够的桩周土侧向约束力，仅适用于挤密松散的砂土、粉土、素填土和杂填土地基，为此，“Geosynthetic-Encased Stone Column（土工合成材料加筋碎石桩）”的概念被提出，即将土工合成材料应用到传统碎石桩中，而加筋碎石桩是一种不受土质条件制约的密實散体材料桩（刘汉龙，赵明华，2016）。
不少学者对加筋碎石桩进行了研究：夏博洋等（2019）研究了筋箍长度及刚度对加筋碎石桩复合地基承载力的影响，发现群桩复合地基中桩体的剪切破坏位置随着桩体位置的改变而改变;陈建峰等（2018）发现随着加筋碎石桩筋材刚度的增大，桩顶和桩间土沉降明显减小;张玲等（2017）对筋箍碎石桩复合地基中的桩土应力比进行了计算和分析，提出桩土应力比主要受筋材刚度的影响;欧阳芳（2017）研究了包裹碎石桩复合地基的动力响应规律，提出了其在地震作用下承载力计算方法;顾美湘（2017）发现筋箍碎石桩的承载力随着加筋深度的增加而明显提高，并且其受到载荷作用时所产生的鼓胀程度、区域及破坏模式明显区别于普通碎石桩。
考虑碎石桩加固的液化场地桥梁地震风险分析作者：古泉俞至权邱志坚来源：《湖南大学学报·自然科学版》2022年第07期摘要：以一座典型的四跨鋼筋混凝土连续桥梁为例，建立三个液化场地桩-土-桥梁体系平面应变有限元模型，考虑饱和土体中孔隙水与土颗粒的动力耦合效应，探究碎石桩作为桥梁工程抗液化加固措施的效果，通过构建液化场地桥梁结构的易损性曲线和地震危险曲线，在概率理论框架下诠释碎石桩加固措施对桩基桥梁地震风险的影响，并对有无碎石桩加固措施的计算结果进行对比分析.结果表明：碎石桩抗液化效果显著，可以有效减少土体的超孔隙水压，进而大幅降低液化场地桥梁的整体侧向变形、破损概率和地震风险.关键词：砂土液化；碎石桩加固；桩-土-桥梁结构；易损性；地震风险性中图分类号：TU473.1文献标志码：ASeismic Risk Assessment of an Liquefaction Ground Bridge System Using Stone Column for ReinforcementGU Quan，YU Zhiquan，QIU Zhijian（School of Architecture and Civil Engineering，Xiamen University，Xiamen 361005，China）Abstract：A typical four-span reinforced concrete continuous bridge is employed as examples in this paper，and a plane strain Finite Element（FE）analysis model is developed for three liquefaction pile-ground-bridge systems. Considering the dynamic coupling effect between the pore water and soil particle in the saturated soil，the effect of stone column as a liquefaction countermeasure on excess pore pressure buildup and overall bridge-ground system seismic response are systematically investigated. In addition，the influences of stone columns on the bridge's seismic fragility and earthquake hazard curves are explored through constructon of the liquefaction ground-bridge structures. Based on the probability theory，the effect of reinforcement measure using the stone column on the seismic risk of the pile-ground-bridge system is established，and the results with/without stone column scenarios are compared. The results show that the stone column has a significant effect on the sand liquefaction. The use of stone columns can significantly reduce the excess pore pressure of soil，thus lowering the bridge-ground system's overall deformation，seismic vulnerability，and earthquake risk.Key words：sand liquefaction；stone column mitigation method；pile-ground-bridge systems；seismic vulnerability ；earthquake risk随着我国城市现代化程度的提高与经济的快速发展，公路桥梁安全的重要性越来越突出.桩基础因其承载力高、稳定性好、变形小等优点被广泛应用于道路桥梁等重大工程建设中，被认为是预防地基失效的一种重要抗震措施[1-4].当前我国大量桩基桥梁位于河流中下游或滨海平原，此类地区通常地下水位较高，表层土多为厚实的饱和砂土，在地震中易于液化，对桩基桥梁抗震设防极为不利.近年来，我国受环太平洋地震带等强震区影响，呈现地震频发趋势，因此，液化场地桩基桥梁地震安全评估成为岩土工程抗震研究的热点和难点[5-8].唐亮等[9]采用多屈服面砂土本构建立了液化场地桩基数值模型，并通过振动台试验数据进行了验证；王晓伟等[10]针对我国可液化河谷场地群桩基础简支桥梁进行了地震反应分析，重点研究了场地液化与否对梁桥各部件地震反应的影响；Shin等[11]建立了典型的二维河谷场地桥梁模型，主要研究了砂土液化侧扩流对河谷两侧桥台的动力相互作用.碎石桩作为一种有效的地基土抗液化加固措施，因其施工简单、取材方便、成本低廉，在工程中得以广泛应用.目前，国内外学者对碎石桩加固的方法已展开了相关的研究[12-16].Elgamal等[17-18]探究了碎石桩加固的微倾斜场地侧向变形规律，分析结果证明碎石桩能有效降低孔隙水压力的累积，进而减少地震作用下微倾斜场地的侧向变形；邹佑学等[19]总结了碎石桩在改善加固区抗液化能力的同时，可大幅降低可液化场地建筑物的沉降；唐亮等[20]系统分析了碎石桩直径和长度等参数对液化场地高桩码头加固效果的影响.当前，关于碎石桩加固的液化场地桩-土-桥梁体系地震反应研究较少，且针对该加固措施对桩基桥梁地震风险的影响的研究尚显不足.鉴于此，本文以一座典型的四跨连续桥梁为例，建立三个液化场地桩-土-桥梁结构平面应变有限元模型，采用OpenSees[21]有限元软件模拟桩-土-桥梁体系，考虑饱和土体中孔隙水与土颗粒的动力耦合效应，通过构建液化场地桥梁结构的易损性曲线和地震风险曲线，对有无碎石桩加固措施的计算结果进行对比分析；系统诠释碎石桩作为桥梁工程抗液化加固措施的效果，并在概率理论框架下探究碎石桩加固措施对桩基桥梁地震风险的影响.研究成果可为液化场地桩基桥梁地震安全评价和桥梁体系抗液化加固措施的选择提供依据.1地震风险分析桥梁结构地震风险分析通常涉及地震危险性和结构地震易损性[22-24].结构地震易损性分析可以描述某一地震动强度下，结构地震响应超过规定极限状态的概率.同时，易损性分析能有效地将多种不确定性因素联系在一起，为桥梁地震损失综合评估提供理论基础.1.1易损性分析液化场地桥梁结构地震易损性分析主要包含以下几步：1）建立典型的液化场地桩-土-桥梁结构非线性有限元模型；2）选取符合条件的地震动记录（IM），输入到液化场地桥梁有限元模型中；3）根据计算得到的响应结果，采用线性回归法建立概率地震需求模型ln S d=ln a+bInIM，式中S d表示桥梁结构的地震需求，a和b分别表示线性回归参数；4）确定桥梁桩基的地震损伤指标，定义相应的极限状态S C；5）计算在不同强度地震动IM作用下，桥梁结构达到或超越某一极限状态的条件概率P （D≥C丨IM），并绘制桥梁结构地震易损性曲线：式中：C和d分别表示桥梁结构的抗震能力和地震需求；Φ［·］表示标准正态分布函数；βD/IM表示结构地震需求的离散程度；βC表示结构抗力的离散程度.1.2危险性分析基于上述概率地震需求模型，液化场地桩基桥梁的地震危险性曲线[25]（即不同损伤状态发生的概率）表达式如式（2）.式中：H LS表示地震风险函数；a和b为上述概率地震需求模型中的两个回归参数；k0、k 分别表示与地震动强度有关的参数，可利用式（3）（4）进行计算[23].式中：v DBE和v MCE分别表示中震和大震的年超越概率；IM DBE和IM MCE分别为对应的地震动强度.2桩-土-桥梁结构有限元模型2.1桥梁结构本文选用一座典型的四跨钢筋混凝土连续桥梁为研究对象，桥全长为60 m，如图1所示.桥墩为实心圆形墩，直径为0.5 m.桥墩截面由核心混凝土、32 mm钢筋和6 mm厚钢管组成.基于有限元平台OpenSees，本文采用非线性梁柱单元forceBeamColumn对桩基进行模拟，其纤维截面和弯矩-曲率关系如图2所示.桥梁面板假定为线弹性，采用elasticBeamColumn进行模拟.2.2橋梁场地情况桥梁场地土层分布情况如图1所示，包括上覆黏土（抗剪强度c=40 kPa）、可液化松砂（相对密度D r = 30 %）和底层密砂（相对密度D r = 75%），水位线设置在可液化松砂顶部.本文采用OpenSees与围压相关的多屈服面弹塑性PDMY02本构模型模拟地震作用下饱和砂土的剪缩、剪胀及液化后土体侧向永久变形的累积规律（表1）.上覆黏土采用与围压不相关的多屈服面弹塑性PIMY本构模型，其材料的强度破坏主要由偏平面剪切引起（表2）.土层单元采用基于Biot土颗粒-水耦合作用理论的u-p公式，即OpenSeesquadUP单元[26]，其中u为孔隙水压力，p表示土颗粒有效围压.2.3有限元模型本文建立了三个液化场地桩-土-桥梁体系的平面应变有限元模型（图1），模型总长度为300 m，高度为30 m，共包括3 336个quadUP单元和3 508个节点.为近似模拟桩身（直径= 0.5 m）对土体侧向移动的阻碍效应，土体单元平面外尺寸取4 m.为合理地模拟桥梁远端自由场边界的动力反应，有限元模型两侧的土体平面外尺寸设置为107m，以产生相似的剪切梁边界条件（即桥梁远端自由场响应与剪切梁响应相同）[27-28].三个模型的具体建模方式如下.模型1：考虑液化场地桩-土-桥梁结构相互作用，无碎石桩加固.模型2：在桥梁两侧加入碎石桩（宽度为1 m，长度为13 m），从地表延伸至松砂层底部.模型3：在模型2的基础上，对桥梁的中部（即第二和第三跨）也进行碎石桩加固（图1）.本文中饱和松砂和密砂的渗透系数均取为10-5m/s.在有限元模型2和模型3中，碎石桩仍采用OpenSeesquadUP单元进行模拟.为达到碎石桩的排水效果，其渗透系数取为0.1 m/s.因此，在地震荷载作用下，碎石桩周边的液化土体能快速将超孔隙水压力进行消散.此外，碎石桩桩直径为1 m，长度为13 m，桩距为2 m.为了计算简便起见，本文未考虑碎石桩施工过程中对地基土的加固效应.2.4加载情况和数值解法本文从Center for Engineering Strong Motion Data 数据库中选取了100组较为典型的地震动记录，其中地震的峰值速度PGV介于0.02～1.8 m/s，震中距R介于2.8～62 km，地震烈度M w介于5.8～7.3.在获得合适的地震动记录后，根据桥梁场地的土层剖面和特性，采用反演程序（Shake91）对地震动沿深度进行反演，得到模型底部加速度并积分为速度v s.通过施加在模型底部的等效节点力F = 2ρv s C s A，实现人工透射边界模拟［29-30]，其中ρ、C s、A分别表示模型基底土层密度、剪切波速和有限元模型底部面积.最终，将地震波通过模型底部等效节点力的方式施加到有限元模型中.鉴于此，本文以一座典型的四跨连续桥梁为例，建立三个液化场地桩-土-桥梁结构平面应变有限元模型，采用OpenSees[21]有限元软件模拟桩-土-桥梁体系，考虑饱和土体中孔隙水与土颗粒的动力耦合效应，通过构建液化场地桥梁结构的易损性曲线和地震风险曲线，对有无碎石桩加固措施的计算结果进行对比分析；系统诠释碎石桩作为桥梁工程抗液化加固措施的效果，并在概率理论框架下探究碎石桩加固措施对桩基桥梁地震风险的影响.研究成果可为液化场地桩基桥梁地震安全评价和桥梁体系抗液化加固措施的选择提供依据.1地震风险分析桥梁结构地震风险分析通常涉及地震危险性和结构地震易损性[22-24].结构地震易损性分析可以描述某一地震动强度下，结构地震响应超过规定极限状态的概率.同时，易损性分析能有效地将多种不确定性因素联系在一起，为桥梁地震损失综合评估提供理论基础.1.1易损性分析液化场地桥梁结构地震易损性分析主要包含以下几步：1）建立典型的液化场地桩-土-桥梁结构非线性有限元模型；2）选取符合条件的地震动记录（IM），输入到液化场地桥梁有限元模型中；3）根据计算得到的响应结果，采用线性回归法建立概率地震需求模型ln S d=ln a+bInIM，式中S d表示桥梁结构的地震需求，a和b分别表示线性回归参数；4）确定桥梁桩基的地震损伤指标，定义相应的极限状态S C；5）计算在不同强度地震动IM作用下，橋梁结构达到或超越某一极限状态的条件概率P （D≥C丨IM），并绘制桥梁结构地震易损性曲线：式中：C和d分别表示桥梁结构的抗震能力和地震需求；Φ［·］表示标准正态分布函数；βD/IM表示结构地震需求的离散程度；βC表示结构抗力的离散程度.1.2危险性分析基于上述概率地震需求模型，液化场地桩基桥梁的地震危险性曲线[25]（即不同损伤状态发生的概率）表达式如式（2）.式中：H LS表示地震风险函数；a和b为上述概率地震需求模型中的两个回归参数；k0、k 分别表示与地震动强度有关的参数，可利用式（3）（4）进行计算[23].式中：v DBE和v MCE分别表示中震和大震的年超越概率；IM DBE和IM MCE分别为对应的地震动强度.2桩-土-桥梁结构有限元模型2.1桥梁结构本文选用一座典型的四跨钢筋混凝土连续桥梁为研究对象，桥全长为60 m，如图1所示.桥墩为实心圆形墩，直径为0.5 m.桥墩截面由核心混凝土、32 mm钢筋和6 mm厚钢管组成.基于有限元平台OpenSees，本文采用非线性梁柱单元forceBeamColumn对桩基进行模拟，其纤维截面和弯矩-曲率关系如图2所示.桥梁面板假定为线弹性，采用elasticBeamColumn进行模拟.2.2桥梁场地情况桥梁场地土层分布情况如图1所示，包括上覆黏土（抗剪强度c=40 kPa）、可液化松砂（相对密度D r = 30 %）和底层密砂（相对密度D r = 75%），水位线设置在可液化松砂顶部.本文采用OpenSees与围压相关的多屈服面弹塑性PDMY02本构模型模拟地震作用下饱和砂土的剪缩、剪胀及液化后土体侧向永久变形的累积规律（表1）.上覆黏土采用与围压不相关的多屈服面弹塑性PIMY本构模型，其材料的强度破坏主要由偏平面剪切引起（表2）.土层单元采用基于Biot土颗粒-水耦合作用理论的u-p公式，即OpenSeesquadUP单元[26]，其中u为孔隙水压力，p表示土颗粒有效围压.2.3有限元模型本文建立了三个液化场地桩-土-桥梁体系的平面应变有限元模型（图1），模型总长度为300 m，高度为30 m，共包括3 336个quadUP单元和3 508个节点.为近似模拟桩身（直径= 0.5 m）对土体侧向移动的阻碍效应，土体单元平面外尺寸取4 m.为合理地模拟桥梁远端自由场边界的动力反应，有限元模型两侧的土体平面外尺寸设置为107m，以产生相似的剪切梁边界条件（即桥梁远端自由场响应与剪切梁响应相同）[27-28].三个模型的具体建模方式如下.模型1：考虑液化场地桩-土-桥梁结构相互作用，无碎石桩加固.模型2：在桥梁两侧加入碎石桩（宽度为1 m，长度为13 m），从地表延伸至松砂层底部.模型3：在模型2的基础上，对桥梁的中部（即第二和第三跨）也进行碎石桩加固（图1）.本文中饱和松砂和密砂的渗透系数均取为10-5m/s.在有限元模型2和模型3中，碎石桩仍采用OpenSeesquadUP单元进行模拟.为达到碎石桩的排水效果，其渗透系数取为0.1 m/s.因此，在地震荷载作用下，碎石桩周边的液化土体能快速将超孔隙水压力进行消散.此外，碎石桩桩直径为1 m，长度为13 m，桩距为2 m.为了计算简便起见，本文未考虑碎石桩施工过程中对地基土的加固效应.2.4加载情况和数值解法本文从Center for Engineering Strong Motion Data 数据库中选取了100组较为典型的地震动记录，其中地震的峰值速度PGV介于0.02～1.8 m/s，震中距R介于2.8～62 km，地震烈度M w介于5.8～7.3.在获得合适的地震动记录后，根据桥梁场地的土层剖面和特性，采用反演程序（Shake91）对地震动沿深度进行反演，得到模型底部加速度并积分为速度v s.通过施加在模型底部的等效节点力F = 2ρv s C s A，实现人工透射边界模拟［29-30]，其中ρ、C s、A分别表示模型基底土层密度、剪切波速和有限元模型底部面积.最终，将地震波通过模型底部等效节点力的方式施加到有限元模型中.鉴于此，本文以一座典型的四跨连续桥梁为例，建立三个液化场地桩-土-桥梁结构平面应变有限元模型，采用OpenSees[21]有限元软件模拟桩-土-桥梁体系，考虑饱和土体中孔隙水与土颗粒的动力耦合效应，通过构建液化场地桥梁结构的易损性曲线和地震风险曲线，对有无碎石桩加固措施的计算结果进行对比分析；系统诠释碎石桩作为桥梁工程抗液化加固措施的效果，并在概率理论框架下探究碎石桩加固措施对桩基桥梁地震风险的影响.研究成果可为液化场地桩基桥梁地震安全评价和桥梁体系抗液化加固措施的选择提供依据.1地震风险分析桥梁结构地震风险分析通常涉及地震危险性和结构地震易损性[22-24].结构地震易损性分析可以描述某一地震动强度下，结构地震响应超过规定极限状态的概率.同时，易损性分析能有效地将多种不确定性因素联系在一起，为桥梁地震损失综合评估提供理论基础.1.1易损性分析液化场地桥梁结构地震易损性分析主要包含以下几步：1）建立典型的液化场地桩-土-桥梁结构非线性有限元模型；2）选取符合条件的地震动记录（IM），输入到液化场地桥梁有限元模型中；3）根据计算得到的响应结果，采用线性回归法建立概率地震需求模型ln S d=ln a+bInIM，式中S d表示桥梁结构的地震需求，a和b分别表示线性回归参数；4）确定桥梁桩基的地震损伤指标，定义相应的极限状态S C；5）计算在不同强度地震动IM作用下，桥梁结构达到或超越某一极限状态的条件概率P （D≥C丨IM），并绘制桥梁结构地震易损性曲线：式中：C和d分别表示桥梁结构的抗震能力和地震需求；Φ［·］表示标准正态分布函数；βD/IM表示结构地震需求的离散程度；βC表示结构抗力的离散程度.1.2危险性分析基于上述概率地震需求模型，液化场地桩基桥梁的地震危险性曲线[25]（即不同损伤状态发生的概率）表达式如式（2）.式中：H LS表示地震风险函数；a和b为上述概率地震需求模型中的两个回归参数；k0、k 分別表示与地震动强度有关的参数，可利用式（3）（4）进行计算[23].式中：v DBE和v MCE分别表示中震和大震的年超越概率；IM DBE和IM MCE分别为对应的地震动强度.2桩-土-桥梁结构有限元模型2.1桥梁结构本文选用一座典型的四跨钢筋混凝土连续桥梁为研究对象，桥全长为60 m，如图1所示.桥墩为实心圆形墩，直径为0.5 m.桥墩截面由核心混凝土、32 mm钢筋和6 mm厚钢管组成.基于有限元平台OpenSees，本文采用非线性梁柱单元forceBeamColumn对桩基进行模拟，其纤维截面和弯矩-曲率关系如图2所示.桥梁面板假定为线弹性，采用elasticBeamColumn进行模拟.2.2桥梁场地情况桥梁场地土层分布情况如图1所示，包括上覆黏土（抗剪强度c=40 kPa）、可液化松砂（相对密度D r = 30 %）和底层密砂（相对密度D r = 75%），水位线设置在可液化松砂顶部.本文采用OpenSees与围压相关的多屈服面弹塑性PDMY02本构模型模拟地震作用下饱和砂土的剪缩、剪胀及液化后土体侧向永久变形的累积规律（表1）.上覆黏土采用与围压不相关的多屈服面弹塑性PIMY本构模型，其材料的强度破坏主要由偏平面剪切引起（表2）.土层单元采用基于Biot土颗粒-水耦合作用理论的u-p公式，即OpenSeesquadUP单元[26]，其中u为孔隙水压力，p表示土颗粒有效围压.2.3有限元模型本文建立了三个液化场地桩-土-桥梁体系的平面应变有限元模型（图1），模型总长度为300 m，高度为30 m，共包括3 336个quadUP单元和3 508个节点.为近似模拟桩身（直径= 0.5 m）对土体侧向移动的阻碍效应，土体单元平面外尺寸取4 m.为合理地模拟桥梁远端自由场边界的动力反应，有限元模型两侧的土体平面外尺寸设置为107m，以产生相似的剪切梁边界条件（即桥梁远端自由场响应与剪切梁响应相同）[27-28].三个模型的具体建模方式如下.模型1：考虑液化场地桩-土-桥梁结构相互作用，无碎石桩加固.模型2：在桥梁两侧加入碎石桩（宽度为1 m，长度为13 m），从地表延伸至松砂层底部.模型3：在模型2的基础上，对桥梁的中部（即第二和第三跨）也进行碎石桩加固（图1）.本文中饱和松砂和密砂的渗透系数均取为10-5m/s.在有限元模型2和模型3中，碎石桩仍采用OpenSeesquadUP单元进行模拟.为达到碎石桩的排水效果，其渗透系数取为0.1 m/s.因此，在地震荷载作用下，碎石桩周边的液化土体能快速将超孔隙水压力进行消散.此外，碎石桩桩直径为1 m，长度为13 m，桩距为2 m.为了计算简便起见，本文未考虑碎石桩施工过程中对地基土的加固效应.2.4加载情况和数值解法本文从Center for Engineering Strong Motion Data 数据库中选取了100组较为典型的地震动记录，其中地震的峰值速度PGV介于0.02～1.8 m/s，震中距R介于2.8～62 km，地震烈度M w介于5.8～7.3.在获得合适的地震动记录后，根据桥梁场地的土层剖面和特性，采用反演程序（Shake91）对地震动沿深度进行反演，得到模型底部加速度并积分为速度v s.通过施加在模型底部的等效节点力F = 2ρv s C s A，实现人工透射边界模拟［29-30]，其中ρ、C s、A分别表示模型基底土层密度、剪切波速和有限元模型底部面积.最终，将地震波通过模型底部等效节点力的方式施加到有限元模型中.鉴于此，本文以一座典型的四跨连续桥梁为例，建立三个液化场地桩-土-桥梁结构平面应变有限元模型，采用OpenSees[21]有限元软件模拟桩-土-桥梁体系，考虑饱和土体中孔隙水与土颗粒的动力耦合效应，通过构建液化场地桥梁结构的易损性曲线和地震风险曲线，对有无碎石桩加固措施的计算结果进行对比分析；系统诠释碎石桩作为桥梁工程抗液化加固措施的效果，并在概率理论框架下探究碎石桩加固措施对桩基桥梁地震风险的影响.研究成果可为液化场地桩基桥梁地震安全评价和桥梁体系抗液化加固措施的选择提供依据.1地震风险分析桥梁结构地震风险分析通常涉及地震危险性和结构地震易损性[22-24].结构地震易损性分析可以描述某一地震动强度下，结构地震响应超过规定极限状态的概率.同时，易损性分析能有效地将多种不确定性因素联系在一起，为桥梁地震损失综合评估提供理论基础.1.1易损性分析液化场地桥梁结构地震易损性分析主要包含以下几步：1）建立典型的液化场地桩-土-桥梁结构非线性有限元模型；2）选取符合条件的地震动记录（IM），输入到液化场地桥梁有限元模型中；3）根据计算得到的响应结果，采用线性回归法建立概率地震需求模型ln S d=ln a+bInIM，式中S d表示桥梁结构的地震需求，a和b分别表示线性回归参数；4）确定桥梁桩基的地震损伤指标，定义相应的极限状态S C；5）计算在不同强度地震动IM作用下，桥梁结构达到或超越某一极限状态的条件概率P （D≥C丨IM），并绘制桥梁结构地震易损性曲线：式中：C和d分别表示桥梁结构的抗震能力和地震需求；Φ［·］表示标准正态分布函数；βD/IM表示结构地震需求的离散程度；βC表示结构抗力的离散程度.1.2危险性分析基于上述概率地震需求模型，液化场地桩基桥梁的地震危险性曲线[25]（即不同损伤状态发生的概率）表达式如式（2）.式中：H LS表示地震风险函数；a和b为上述概率地震需求模型中的两个回归参数；k0、k 分别表示与地震动强度有关的参数，可利用式（3）（4）进行计算[23].式中：v DBE和v MCE分别表示中震和大震的年超越概率；IM DBE和IM MCE分别为对应的地震动强度.2桩-土-桥梁结构有限元模型2.1桥梁结构本文选用一座典型的四跨钢筋混凝土连续桥梁为研究对象，桥全长为60 m，如图1所示.桥墩为实心圆形墩，直径为0.5 m.桥墩截面由核心混凝土、32 mm钢筋和6 mm厚钢管组成.基于有限元平台OpenSees，本文采用非線性梁柱单元forceBeamColumn对桩基进行模拟，其纤维截面和弯矩-曲率关系如图2所示.桥梁面板假定为线弹性，采用elasticBeamColumn进行模拟.2.2桥梁场地情况桥梁场地土层分布情况如图1所示，包括上覆黏土（抗剪强度c=40 kPa）、可液化松砂（相对密度D r = 30 %）和底层密砂（相对密度D r = 75%），水位线设置在可液化松砂顶部.本文采用OpenSees与围压相关的多屈服面弹塑性PDMY02本构模型模拟地震作用下饱和砂土的剪缩、剪胀及液化后土体侧向永久变形的累积规律（表1）.上覆黏土采用与围压不相关的多屈服面弹塑性PIMY本构模型，其材料的强度破坏主要由偏平面剪切引起（表2）.土层单元采用基于Biot土颗粒-水耦合作用理论的u-p公式，即OpenSeesquadUP单元[26]，其中u为孔隙水压力，p表示土颗粒有效围压.2.3有限元模型本文建立了三个液化场地桩-土-桥梁体系的平面应变有限元模型（图1），模型总长度为300 m，高度为30 m，共包括3 336个quadUP单元和3 508个节点.为近似模拟桩身（直径= 0.5 m）对土体侧向移动的阻碍效应，土体单元平面外尺寸取4 m.为合理地模拟桥梁远端自由场边界的动力反应，有限元模型两侧的土体平面外尺寸设置为107m，以产生相似的剪切梁边界条件（即桥梁远端自由场响应与剪切梁响应相同）[27-28].三个模型的具体建模方式如下.模型1：考虑液化场地桩-土-桥梁结构相互作用，无碎石桩加固.模型2：在桥梁两侧加入碎石桩（宽度为1 m，长度为13 m），从地表延伸至松砂层底部.。
挤密碎石桩在液化地基处理中的应用摘要挤密碎石桩是软基处理中常用的一种有效形式,本文重点介绍了挤密碎石桩的加固机理和施工工艺及施工质量检验方法。
关键词液化;挤密碎石桩;加固机理;施工工艺在高速公路的设计和施工过程中,常常会遇到各种各样的软土地基,而软土地基处理的好和差直接影响到高速公路的质量,是高速公路质量控制的一个关键。
挤密碎石桩对砂性、和粉砂土以及可液化土等软土地基有良好的加固作用,通过对软土地基的挤密、置换、竖向排水,加快地基土固结,形成稳定的复合地基,不仅增强地基的承载能力,减少软土地段路基的工后沉降,而且还可有效地消除液化。
同时具有施工设备投入少,材料易于购买,施工工艺成熟可靠,进度快等优点,广泛在高速公路软基的设计和施工中被采用。
1 挤密碎石桩加固机理碎石挤密桩加固地基的主要目的是提高地基土承载力,减少地基沉降变形和增强抗液化性。
其加固机理主要表现为以下4个方面。
1.1挤密作用在桩成孔沉管下沉的过程中,沉管对它周围的砂土产生很大的横向挤压力,桩管将同体积的砂土挤向周围的砂层,使周围土的孔隙比减步、密度增大,当灌入碎石填料拔起桩管时,由于桩管的振动对周围砂层又进一步产生振密作用,进一步增加了土的密实度。
1.2排水减压作用桩孔充填料一般为级配良好的碎石,在地基中形成渗透性良好的人工竖向排水减压通道,地震时产生的孔隙水压力可通过桩体这一通道有效地消散,防止超孔隙水压力的增高,并可加快地基的排水固结,达到消除液化的目的。
1.3地基预震作用在振动成孔过程中,振冲器以高频振动或振动(锤击)沉管,使原地基土挤密的同时获得强烈的预震,增强砂类土地基的抗液化性。
1.4地基土的置换作用密实的碎石桩取代了体积的松散的糟砂.起到了局部置换的作用,形成复合地基.改善了原有地基土的性能。
2 挤密碎石桩施工2.1施工准备1)施工前先将场地清理整平,清除场地内石块、杂草及树根等,并形成中间高、四边稍低的地形,以利排除地表水,并设汇水沟将地表水排至场地以外。
碎石桩在液化地基处理中的应用摘要：本文结合工程实例介绍了碎石桩地基处理的应用范围、加固机理以及碎石桩的设计过程，为工程设计提供参考。
关键词：护岸；地基液化；碎石桩。
引言碎石桩是以碎石(卵石)为主要材料制成的复合地基加固桩。
碎石桩和砂桩等在国外统称为散体桩或粗颗粒土桩。
振动沉管砂石桩是振动沉管砂桩和振动沉管碎石桩的简称。
振动沉管砂桩50年代后期引入我国，它采用振动沉管打桩机为主要机具，一般采用管内填料，拔管时可采用匀速拔管法。
碎石桩复合地基同原来地基相比，承载力提高，沉降量减小，其桩体具有排水和置换功能，能有效地消散地震等震动引起的超静孔隙水压力，有效减少砂土地基的液化现象。
工程实例表明，对坝体及护岸工程等用振冲碎石桩加固不仅效果显著而且经济性良好。
碎石桩不仅增强了地基承载力强度和对砂土地基的抗液化能力，还起到了排水减压和加筋的作用，从长远角度来看，用碎石桩加固处理沿海及内陆河砂土地基等工程有广阔的应用价值。
1 工程概况项目建设地点为寿光市弥河分流道河口处，弥河分流道南北向约2000多米，海域面积约800亩。
项目建设内容为沿岸护岸工程及岸顶道路工程建设。
护岸断面采用复式（直立加斜坡）结构形式，兼有直立式与斜坡式护岸的优缺点，结构断面见图1。
图1.护岸断面图（1）工程地质概况拟建场地地处滨海浅平洼区。
在勘察深度范围内，地层构成为:表层素填土(Q4ml)、全新世（Q4m）粉细砂、粉质粘土层、全新世（Q4al）粉细砂、粉质粘土层，按其物理力学性质共分为7个大层。
场地地形较平坦，地貌形态单一，地层结构简单稳定。
勘探揭露深度范围内未发现埋藏的河道、沟浜、墓穴、防空洞、孤石等对工程不利的埋藏物。
本场地内除第2、3、4层粉细砂为液化土层,液化等级为中等外，无其他不良地质作用。
不存在岩溶、塌陷、滑坡、泥石流等地质灾害发生的可能性。
场区第2、3、4层粉细砂为液化土层，液化等级为中等，为建筑抗震不利地段，通过可靠的处理措施，可进行工程建设。
碎石桩加固地震液化带地基施工总结某客运专线DK340+000～DK341+250路基基底为地震液化层，其中DK340+250～DK340+500采用碎石桩进行基底加固。
碎石桩桩径0.5m，间距1.0m，桩长5m，正三角形布置，碎石桩顶设0.5m厚碎石垫层。
1水文地质条件根据某测设计院提供的某客运专线工程DK340+000～DK341+250《地震液化地段路堤设计图》中提供的水文地质资料，结合施工前对地质进行补充探测的结果，该段地层特征及水文情况如下：（1）层为砂粘土（松软），黄褐色，软塑，厚1～1.9m，γ=19KN/m3，C=18.0Kpa，φ=10.0°（2）中部为细砂（液化层），黄色，饱和，中密～松散，厚0～3.1m。
（3）底部为细砂、中砂，黄色，饱和，中密～密实。
（4）地下水为第四系孔隙潜水，主要受大气降水补给。
本地区地震烈度为7度，土壤最大冻结深度为1.5m。
2机械及劳动力配备打桩机采用W1001履带式60型振动锤打桩机，滚杠加压式40型振动锤打桩机，直径377mm活瓣式圆形钢管，底部加大直径500mm。
ZL15装载机1台，翻斗车3台，小推车10台，电焊机3台。
每台桩机配备13人：工班长1人，记录员1人，安全员1人，卷扬机司机2人，投料员6人，起重工1人，电工1人。
3施工方法3.1 施工工艺流程本段根据地质情况选用振冲法施工,施工顺序见《振冲碎石桩施工工艺流程图》振冲碎石桩施工工艺流程图3.2 施工准备按《某客运专线路基石技术细则（试行）》（以下简称《细则》）及设计图纸选用碎石料。
碎石采用不易风化的干净砾石或轧制碎石，粒径为20-50mm，含泥量不能大于5%。
清除地下障碍物，清理平整场地，挖除地表0.3m厚种植土,按设计要求碾压密实,修筑三角形路拱。
做好两侧排水沟。
根据设计资料编制碎石桩桩位布置图，以精确测设的路基中线为依据，用经纬仪和钢尺测定每孔碎石桩位置，并用竹签或白灰点标识桩位。
