马东亚， 曾大明， 赵 扬

(1.同济大学结构工程与防灾研究所，上海200092;2.中国海诚工程科技有限公司，上海200031;3.上海市中森建筑与工程设计顾问有限公司，上海200120)

0 引言

桩基础具有较高的竖向承载能力和刚度，因此适用于上部竖向荷载较大且地质条件复杂的场地环境中.然而在历次地震如日本新泻地震(1964年)、美国阿拉斯加地震(1964年)和中国唐山地震(1976 年)等都看到了沙土液化现象［1，2］.图 1 是在日本新泻地震中由于沙土液化导致上部建筑物倾倒.归其原因是由于地震作用下，饱和砂土或粉土孔隙水压力上升，地基液化承载力和刚度急剧退化［3］，然而在桩基础设计中并没有很好的应对之策.

图1 日本新泻地震场地液化

分析饱和砂土中桩－土相互作用的方法很多，其中振动台试验是最直接有效的方法，然而由于费用、缩尺和适用对象的单一性，因此数值模拟可以作为较好的补充［4］.

图2 计算有限元模型

图3 三维土－水土耦合单元

现有有限元软件几乎都可以考虑计算强震时域内土的非线性，但要实现强震下砂土液化的固－液耦合问题，模拟起来比较困难.OpenSees因其内置多种可以考虑固－液耦合的本构模型，因此可以较好的模拟液化下桩－土相互作用［5］.

图4 桩－土刚性连接

图5 孔隙水压力El Case

1 计算模型

模型中桩单元的常数以及属性见表1.土分为两种，上部2m为软粘土，下部10m为砂土，其中饱和砂土的材料属性见表2.在桩顶位置施加5吨集中质量块代替上部结构.有限元模型见……