Centrifuge Model Test Study on Influence of Pile‑soil Structure Interaction on Ground Motion Site Effects in Soft Soil

LIU Xiangyu; LAN Jingyan; XIAN Ganling; REN Hongyi

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.20240220002

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Centrifuge Model Test Study on Influence of Pile‑soil Structure Interaction on Ground Motion Site Effects in Soft Soil

更新时间：2025-08-27

- Centrifuge Model Test Study on Influence of Pile‑soil Structure Interaction on Ground Motion Site Effects in Soft Soil
- Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering Vol. 45, Issue 4, Pages: 897-905(2025)
- 作者机构：
  
  1.桂林理工大学土木工程学院，广西桂林 541004
  2.桂林理工大学广西岩土力学与工程重点实验室，广西桂林 541004
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20240220002
  CLC： TU447;TU435
- Received：20 February 2024，
  
  Revised：2024-04-01，
  
  Published：28 August 2025
- 稿件说明：
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刘翔宇,兰景岩,咸甘玲等.桩土结构对软土地震动场地效应影响的离心模型试验研究[J].防灾减灾工程学报,2025,45(04):897-905.

LIU Xiangyu,LAN Jingyan,XIAN Ganling,et al.Centrifuge Model Test Study on Influence of Pile‑soil Structure Interaction on Ground Motion Site Effects in Soft Soil[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2025,45(04):897-905.
刘翔宇,兰景岩,咸甘玲等.桩土结构对软土地震动场地效应影响的离心模型试验研究[J].防灾减灾工程学报,2025,45(04):897-905. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20240220002.

LIU Xiangyu,LAN Jingyan,XIAN Ganling,et al.Centrifuge Model Test Study on Influence of Pile‑soil Structure Interaction on Ground Motion Site Effects in Soft Soil[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2025,45(04):897-905. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20240220002.

摘要

为探讨既有结构体系对地震动场地效应的影响，设计一组以软土地基桩基础为工程背景的动态离心模型试验，分别于近桩处和远桩处布置了加速度传感器列阵并获取试验记录，用以研究分析桩土结构体系和自由场的地震动场地放大响应，结合传统谱比法对比分析了近桩处与远桩处所在局部场地的基础频率、卓越频率及场地反应的差异。结果表明：①由于软弱介质对地震波的滤波作用，地震波由基底向地表传播的过程中，波形越来越稀疏，且各层位峰值加速度时刻均出了先减后增的趋势，并存在一定的滞后性；②由于桩土结构的存在，近桩处各层位峰值加速度略大于远桩处，而放大倍数小于远桩处；③桩土结构对局部场地的放大作用影响显著，同一土层位置，远桩局部场地的放大作用明显高于于近桩局部场地，但二者均在第二振型表现出了明显的放大作用；④随着场地土体层位变浅，各阵型下的场地放大反应并非是一直增加的，在某些振型下，近基底层位的场地放大反应要高于中间层位，小于近地表层位。

Abstract

To explore the influence of existing structural systems on ground motion site effects

a series of dynamic centrifuge model tests with pile foundations in soft soil as the engineering background were designed. Accelerometer arrays were arranged at the near-pile and far-pile locations to collect test records

which were used to investigate and analyze the ground motion site amplification response of the pile-soil structural system and the free field. The traditional spectral ratio method was used to compare and analyze the differences in base frequency

predominant frequency

and site response between the near-pile and far-pile locations. The results showed that: (1) due to the filtering effect of the weak medium on seismic waves

as the waves propagated from the base to the surface

the waveforms became increasingly sparse

and the timing of peak acceleration at each layer showed a trend of first decreasing and then increasing

with a certain degree of hysteresis. (2) Due to the presence of pile-soil structure

the peak acceleration at each layer at the near-pile location was slightly larger than that at the far-pile location

while the amplification factor was smaller than that at the far-pile location. (3) The amplification effect of the pile-soil structure on the local site was significant. At the same soil layer

the amplification effect of local site at the far-pile location was significantly greater than that at the near-pile location

though both showed pronounced amplification effects in the second vibration mode. (4) As the soil layers of the site became shallower

the site amplification response did not always increase across all vibration modes. In certain modes

the amplification response near the base layer was higher than that in the intermediate layers

but lower than that in the near-surface layer.

关键词

Keywords

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