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Critical buckling load of pile in liquefied soil
Soil Dynamics and Earthquake Engineering ( IF 4 ) Pub Date : 2020-08-01 , DOI: 10.1016/j.soildyn.2020.106197 Xiaoyu Zhang , Liang Tang , Xianzhang Ling , Andrew Chan
Soil Dynamics and Earthquake Engineering ( IF 4 ) Pub Date : 2020-08-01 , DOI: 10.1016/j.soildyn.2020.106197 Xiaoyu Zhang , Liang Tang , Xianzhang Ling , Andrew Chan
Abstract Buckling instability has been recently identified as a possible mechanism of pile failure in liquefiable deposits and this failure mechanism is not explicitly mentioned in most design codes. To carry out routine design and checking, it is necessary to reliably estimate the critical buckling load of pile for a given liquefiable site. However, the existing calculation methods for the critical buckling load of pile in liquefied soils do not consider the influence of geometric imperfections and nonlinear behavior of the pile. In this paper, an efficient approach using the Beam on Nonlinear Winkler Foundation (BNWF) model is proposed to calculate the critical buckling load of pile in liquefied soils considering geometric imperfections and nonlinear behavior of the pile. The method is verified and validated using the finite element method and results from centrifuge tests. Furthermore, parametric analysis has been carried out to understand the influence of buckling load for different soil relative density, initial geometric imperfections of pile, flexural rigidity of pile, and pier height. It is found that the critical buckling load of pile in liquefied soils increases with the increase of soil relative density and flexural rigidity of pile, and decreases with the increase of initial geometric imperfections of pile and pier height. Finally, a simplified estimation method based on Euler buckling theory is provided for predicting critical buckling load of pile in liquefied soils and an example is taken to show the application.
中文翻译:
液化土中桩的临界屈曲荷载
摘要 屈曲不稳定性最近被确定为可液化沉积物中桩失效的一种可能机制,但大多数设计规范中并未明确提及这种失效机制。为了进行常规设计和检查,有必要可靠地估计给定可液化场地的桩的临界屈曲载荷。然而,现有的液化土中桩的临界屈曲荷载计算方法没有考虑桩的几何缺陷和非线性行为的影响。在本文中,提出了一种使用非线性温克勒基础梁 (BNWF) 模型的有效方法来计算液化土中桩的临界屈曲载荷,同时考虑桩的几何缺陷和非线性行为。该方法使用有限元方法和离心机试验的结果进行了验证和验证。此外,还进行了参数分析,以了解屈曲载荷对不同土壤相对密度、桩的初始几何缺陷、桩的抗弯刚度和桩高的影响。研究发现,液化土中桩的临界屈曲荷载随着土体相对密度和桩抗弯刚度的增加而增加,随着桩身和墩高初始几何缺陷的增加而减小。最后,提出了一种基于欧拉屈曲理论的简化估算方法,用于预测液化土中桩的临界屈曲载荷,并举例说明了该方法的应用。进行了参数分析,以了解屈曲载荷对不同土壤相对密度、桩的初始几何缺陷、桩的抗弯刚度和桩高的影响。研究发现,液化土中桩的临界屈曲荷载随着土体相对密度和桩抗弯刚度的增加而增加,随着桩身和墩高初始几何缺陷的增加而减小。最后,提出了一种基于欧拉屈曲理论的简化估算方法,用于预测液化土中桩的临界屈曲载荷,并举例说明了该方法的应用。进行了参数分析,以了解屈曲载荷对不同土壤相对密度、桩的初始几何缺陷、桩的抗弯刚度和桩高的影响。研究发现,液化土中桩的临界屈曲荷载随着土体相对密度和桩抗弯刚度的增加而增加,随着桩身和墩高初始几何缺陷的增加而减小。最后,提出了一种基于欧拉屈曲理论的简化估算方法,用于预测液化土中桩的临界屈曲载荷,并举例说明了该方法的应用。研究发现,液化土中桩的临界屈曲荷载随着土体相对密度和桩抗弯刚度的增加而增加,随着桩身初始几何缺陷和墩高的增加而减小。最后,提出了一种基于欧拉屈曲理论的简化估算方法,用于预测液化土中桩的临界屈曲载荷,并举例说明了该方法的应用。研究发现,液化土中桩的临界屈曲荷载随着土体相对密度和桩抗弯刚度的增加而增加,随着桩身和墩高初始几何缺陷的增加而减小。最后,提出了一种基于欧拉屈曲理论的简化估算方法,用于预测液化土中桩的临界屈曲载荷,并举例说明了该方法的应用。
更新日期:2020-08-01
中文翻译:
液化土中桩的临界屈曲荷载
摘要 屈曲不稳定性最近被确定为可液化沉积物中桩失效的一种可能机制,但大多数设计规范中并未明确提及这种失效机制。为了进行常规设计和检查,有必要可靠地估计给定可液化场地的桩的临界屈曲载荷。然而,现有的液化土中桩的临界屈曲荷载计算方法没有考虑桩的几何缺陷和非线性行为的影响。在本文中,提出了一种使用非线性温克勒基础梁 (BNWF) 模型的有效方法来计算液化土中桩的临界屈曲载荷,同时考虑桩的几何缺陷和非线性行为。该方法使用有限元方法和离心机试验的结果进行了验证和验证。此外,还进行了参数分析,以了解屈曲载荷对不同土壤相对密度、桩的初始几何缺陷、桩的抗弯刚度和桩高的影响。研究发现,液化土中桩的临界屈曲荷载随着土体相对密度和桩抗弯刚度的增加而增加,随着桩身和墩高初始几何缺陷的增加而减小。最后,提出了一种基于欧拉屈曲理论的简化估算方法,用于预测液化土中桩的临界屈曲载荷,并举例说明了该方法的应用。进行了参数分析,以了解屈曲载荷对不同土壤相对密度、桩的初始几何缺陷、桩的抗弯刚度和桩高的影响。研究发现,液化土中桩的临界屈曲荷载随着土体相对密度和桩抗弯刚度的增加而增加,随着桩身和墩高初始几何缺陷的增加而减小。最后,提出了一种基于欧拉屈曲理论的简化估算方法,用于预测液化土中桩的临界屈曲载荷,并举例说明了该方法的应用。进行了参数分析,以了解屈曲载荷对不同土壤相对密度、桩的初始几何缺陷、桩的抗弯刚度和桩高的影响。研究发现,液化土中桩的临界屈曲荷载随着土体相对密度和桩抗弯刚度的增加而增加,随着桩身和墩高初始几何缺陷的增加而减小。最后,提出了一种基于欧拉屈曲理论的简化估算方法,用于预测液化土中桩的临界屈曲载荷,并举例说明了该方法的应用。研究发现,液化土中桩的临界屈曲荷载随着土体相对密度和桩抗弯刚度的增加而增加,随着桩身初始几何缺陷和墩高的增加而减小。最后,提出了一种基于欧拉屈曲理论的简化估算方法,用于预测液化土中桩的临界屈曲载荷,并举例说明了该方法的应用。研究发现,液化土中桩的临界屈曲荷载随着土体相对密度和桩抗弯刚度的增加而增加,随着桩身和墩高初始几何缺陷的增加而减小。最后,提出了一种基于欧拉屈曲理论的简化估算方法,用于预测液化土中桩的临界屈曲载荷,并举例说明了该方法的应用。