液化场地群桩与上部结构动力相互作用的简化分析方法及应用研究

液化场地群桩与上部结构动力相互作用的简化分析方法及应用研究一、引言1.1研究背景与意义在地震频发的当今世界，地震灾害给人类社会带来了巨大的损失。其中，液化场地群桩与上部结构在地震作用下的动力相互作用，一直是岩土工程和结构工程领域的研究重点。当强烈地震波传播至饱和砂土或粉土地层时，土体孔隙水压力急剧上升，有效应力减小，土体抗剪强度大幅降低甚至丧失，从而引发土体液化现象。这种液化现象会对群桩基础产生强大的侧向力和上拔力，改变群桩的受力状态，进而影响上部结构的稳定性和安全性。从历史地震灾害实例来看，1964年日本新潟地震中，大量建筑物因地基液化导致群桩基础倾斜、断裂，上部结构严重破坏；1976年中国唐山地震，液化场地的群桩基础遭受重创，许多工业与民用建筑倒塌，造成了惨重的人员伤亡和财产损失；1995年日本神户地震，液化现象使得桥梁群桩基础失效，桥梁坍塌，交通系统瘫痪。这些震害实例充分揭示了液化场地群桩与上部结构动力相互作用的复杂性和严重性，也凸显了深入研究这一课题的紧迫性。准确掌握液化场地群桩与上部结构动力相互作用的规律，对于工程抗震设计具有不可估量的重要性。它为工程抗震设计提供了坚实的理论基础，使设计人员能够深入了解地震作用下结构的响应机制，从而更加科学合理地进行结构设计。通过对动力相互作用的研究，设计人员可以精确计算群桩基础和上部结构的内力与变形，为结构选型、构件尺寸确定以及材料选用提供精准依据。例如，在桥梁工程设计中，根据对液化场地群桩与桥梁上部结构动力相互作用的研究结果，合理优化桩长、桩径和桩间距，增强群桩基础的承载能力和稳定性，进而提高桥梁在地震中的抗震性能；在高层建筑设计中，依据相关研究成果，科学调整上部结构的刚度和质量分布，使其与群桩基础更好地协同工作，有效降低地震反应。然而，传统的分析方法在处理液化场地群桩与上部结构动力相互作用问题时，存在诸多局限性。由于该问题涉及土-结构惯性相互作用、桩-土运动相互作用、液化土强非线性行为、土的辐射阻尼效应、桩周土孔压累积效应以及桩和结构非线性动力特性等复杂因素，且这些因素会随着地震强度、持时、频率、结构自振特性及土体性状等的变化而不断改变，使得传统方法难以准确模拟和分析。在这种情况下，简化分析方法应运而生，它在保证一定精度的前提下，能够显著提高分析效率，降低计算成本。通过合理简化复杂的物理过程，抓住主要影响因素，简化分析方法可以快速得到较为准确的结果，为工程设计人员提供高效实用的分析工具。在初步设计阶段，设计人员可以利用简化分析方法快速评估不同设计方案在液化场地中的抗震性能，筛选出较优方案，然后再采用更精确的方法进行详细分析和优化，大大节省了设计时间和成本。因此，研究液化场地群桩与上部结构动力相互作用的简化分析方法具有重要的理论意义和工程应用价值，它有助于推动工程抗震设计的发展，提高工程结构在地震中的安全性和可靠性，减少地震灾害造成的损失。1.2国内外研究现状1.2.1液化场地研究现状对于液化场地的研究，国内外学者在理论分析、试验研究和数值模拟等方面都取得了丰富成果。在理论分析上，Seed和Idriss在1971年提出了简化的Seed-Idriss方法，通过计算地震剪应力与土体抗剪强度的比值来判别场地液化可能性，该方法成为了后来众多液化判别方法的基础，被广泛应用于工程实践中的液化初判。此后，各国学者不断对液化判别理论进行完善和发展，如考虑土的应力历史、颗粒级配、细粒含量等因素对液化特性的影响。试验研究方面，振动台试验和离心机试验是常用手段。Cubrinovski等利用大型层状剪切箱开展液化侧向扩展大型振动台试验，深入研究了侧向扩展条件下桩基的力学特性及液化土层极限侧向位移响应，为揭示液化场地土体的动力特性提供了重要的试验数据。Ebeido等通过控制水位线高度变化，报道了单桩和群桩基础在液化侧向扩展作用下的动力反应，研究了上覆非液化土层在液化侧向扩展场地中对桩基础动力反应的影响，拓展了对液化场地中不同土层相互作用的认识。在数值模拟领域，随着计算机技术的飞速发展，各种数值模拟方法被广泛应用于液化场地研究。Elgamal等基于OpenSees平台建立了多屈服面弹塑性本构模型，并通过试验对本构模型参数进行标定，该模型能够较好地描述饱和砂土的液化特性，为数值模拟提供了更准确的本构模型选择。此外，有限元软件如ABAQUS、ANSYS等也被广泛用于模拟液化场地的动力响应，通过建立精细化的数值模型，可以深入分析土体在地震作用下的孔压发展、变形特性以及与结构的相互作用机制。1.2.2群桩基础研究现状群桩基础的研究主要围绕桩土相互作用、群桩效应以及群桩基础的抗震性能等方面展开。在桩土相互作用研究中，p-y曲线模型被广泛应用来描述桩土之间的非线性力学关系。美国石油协会（API）规范推荐的p-y曲线模型，考虑了土体的非线性和桩的变形，为桩土相互作用分析提供了重要的工具。国内学者唐亮、凌贤长等通过大量的试验研究和理论分析，建立了液化前后由“凸”形过渡到“凹”形的饱和砂土p-y曲线模型，修正了考虑超孔压比、群桩效应和场地倾斜程度的饱和砂土p-y曲线公式，拓展了API规范中饱和砂土p-y曲线的适用范围，使p-y曲线模型能更准确地应用于复杂场地条件下的桩土相互作用分析。对于群桩效应的研究，学者们主要关注群桩基础中各桩之间的相互影响以及群桩基础整体的承载特性和变形特性。郝鹏、刘云贺等基于经典变分原理，利用拉氏乘子法和罚函数法建立了反映桩体与土体相对运动和其实际几何尺寸的非线性动力相互作用的分析模型，并通过工程实例研究了常用的m法模型在渡槽结构中应用的适用性，结果表明在地震荷载下，m法的分析结果偏小，尤其是对渡槽上部结构的影响更大，这为群桩基础在不同工程结构中的应用提供了参考依据。在群桩基础抗震性能研究方面，国内外学者通过振动台试验和数值模拟等方法，研究了群桩基础在地震作用下的动力响应和破坏机理。许成顺等针对可液化地基桥梁桩基开展了一系列大型振动台模型试验，详细介绍了试验方案设计及其测试结果，深入分析了液化场地-桩基-结构体系动力相互作用及地震破坏机理，为群桩基础的抗震设计提供了重要的试验依据和理论支持。1.2.3上部结构与群桩基础动力相互作用研究现状上部结构与群桩基础动力相互作用的研究是一个复杂的课题，涉及到结构动力学、土动力学以及二者之间的耦合作用。在早期研究中，主要采用简化的计算模型，如将上部结构简化为集中质量模型，将群桩基础简化为弹簧-阻尼模型，通过建立简化的动力平衡方程来分析二者之间的相互作用。这种方法虽然计算简单，但由于忽略了许多复杂因素，计算结果的准确性受到一定限制。随着研究的深入，数值模拟方法逐渐成为研究上部结构与群桩基础动力相互作用的主要手段。Chang等借助OpenSees有限元平台，采用与有效应力和总应力有关的塑性本构模型模拟饱和砂土和黏土，考虑饱和砂土的液化特性，以弹簧模拟桩-土接触非线性，建立液化侧向扩展场地土-群桩基础-上部结构二维非线性有限元模型，将计算结果和试验结果进行对比，验证了模型的可靠性，为上部结构与群桩基础动力相互作用的数值模拟提供了有效的方法。王晓伟等基于OpenSees有限元模型，建立了典型河谷场地三跨简支梁模型，分析了各部件在液化侧向扩展场地中的地震动力响应，进一步丰富了对不同场地条件下上部结构与群桩基础动力相互作用的认识。1.2.4简化分析方法研究现状为了在保证一定精度的前提下提高分析效率，简化分析方法的研究受到了广泛关注。许成顺等基于已完成的液化场地-群桩基础-上部结构体系动力相互作用大型振动台模型试验，采用API规范推荐的p-y曲线模型，将液化自由场动力分析得到的土体位移时程和孔压比时程作为简化分析模型的外部输入条件，在OpenSees有限元平台中建立了液化场地-群桩-上部结构系统动力相互作用简化分析模型。通过将该模型的分析结果与振动台模型试验结果进行对比，验证了简化分析方法的可靠性，为工程实际应用提供了一种高效的分析方法。然而，目前的简化分析方法仍存在一些不足之处。一方面，在考虑复杂因素时，如土的各向异性、桩土界面的复杂力学行为以及上部结构的空间受力特性等，简化分析方法的精度还有待进一步提高。另一方面，不同简化分析方法之间的对比和验证工作还不够充分，缺乏统一的评价标准，导致在工程应用中选择合适的简化分析方法存在一定困难。此外，对于一些特殊场地条件，如复杂地质构造、深厚软土层等，现有的简化分析方法可能无法准确反映实际情况，需要进一步研究和改进。1.3研究内容与方法1.3.1研究内容本文主要围绕液化场地群桩与上部结构动力相互作用简化分析方法展开研究，具体内容如下：液化场地特性分析：对液化场地的地质条件进行详细勘察，包括土层分布、土的物理力学性质等。运用现有的液化判别方法，如Seed-Idriss方法，结合场地的实际地质参数，准确判别场地的液化可能性。深入研究液化场地在地震作用下的土体动力特性，如土体的孔压发展规律、变形特性以及应力应变关系。通过数值模拟和理论分析，探讨不同地震波特性（如幅值、频率、持时等）对液化场地土体动力响应的影响。群桩-土动力相互作用模拟：选择合适的桩-土相互作用模型，如p-y曲线模型，并对其进行合理修正，以准确描述群桩与液化土之间的非线性力学关系。考虑群桩效应，分析群桩中各桩之间的相互影响，以及群桩基础整体的承载特性和变形特性。研究群桩在液化场地中的受力状态和变形规律，包括桩身轴力、弯矩、剪力的分布，以及桩身的水平位移和竖向位移。上部结构动力响应分析：建立合理的上部结构模型，根据结构的类型和特点，选择合适的计算方法，如有限元法、振型分解反应谱法等，分析上部结构在地震作用下的动力响应。考虑群桩-土-上部结构之间的动力相互作用，研究上部结构的地震反应如何受到群桩基础和液化场地的影响。分析上部结构的内力和变形分布，评估结构的抗震性能，确定结构的薄弱部位。简化分析方法的建立与验证：基于上述研究成果，建立液化场地群桩与上部结构动力相互作用的简化分析方法。该方法应在保证一定精度的前提下，简化复杂的物理过程，提高分析效率。通过与试验结果和精确数值模拟结果进行对比，验证简化分析方法的准确性和可靠性。对简化分析方法的适用范围和局限性进行研究，明确其在不同工程条件下的应用条件。1.3.2研究方法为实现上述研究内容，拟采用以下研究方法：数值模拟：运用通用有限元软件，如ABAQUS、ANSYS等，建立液化场地群桩与上部结构的数值模型。在模型中，考虑土体的非线性本构关系、桩-土接触的非线性以及群桩效应等因素，模拟地震作用下液化场地群桩与上部结构的动力相互作用过程。利用数值模拟方法，可以方便地改变模型参数，研究不同因素对动力相互作用的影响，为简化分析方法的建立提供数据支持。试验研究：设计并开展小型振动台试验，制作液化场地群桩与上部结构的缩尺模型，在振动台上施加不同特性的地震波，测量模型在地震作用下的动力响应，包括土体的孔压、位移，桩身的内力、变形，以及上部结构的加速度、位移等。通过试验结果，验证数值模拟的准确性，同时为简化分析方法的验证提供试验依据。理论分析：基于土动力学、结构动力学等相关理论，对液化场地群桩与上部结构动力相互作用的机理进行深入分析。推导简化分析方法的计算公式，建立简化分析模型，明确模型中各参数的物理意义和取值方法。理论分析可以为数值模拟和试验研究提供理论指导，确保研究的科学性和合理性。对比分析：将简化分析方法的计算结果与数值模拟结果、试验结果进行对比，评估简化分析方法的精度和可靠性。分析不同方法之间的差异，找出简化分析方法存在的不足之处，为进一步改进和完善简化分析方法提供依据。同时，对比不同简化分析方法的优缺点，为工程应用中选择合适的简化分析方法提供参考。二、液化场地特性及群桩-土动力相互作用理论基础2.1液化场地的基本特性2.1.1液化的定义与判别标准液化，从物理学角度来看，是物质由气态转变为液态的过程，此过程会对外界放热。在岩土工程领域，液化主要是指饱和砂土或粉土在地震等动力荷载作用下，土体孔隙水压力急剧上升，有效应力减小，导致土体抗剪强度大幅降低甚至丧失，呈现出类似液体流动状态的现象。这种现象会对工程结构的稳定性产生极大威胁。在实际工程中，准确判别场地是否会发生液化至关重要。目前，常用的液化判别方法有多种，其中基于标准贯入试验的判别法应用较为广泛。该方法的核心原理是利用标准贯入试验所得到的锤击数来反映土层的密实程度和抗液化能力。当饱和可液化土的标准贯入击数N63.5的值小于由特定公式计算出的Ncr值时，即可判为液化，否则为不液化。中国《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）给出的液化判别公式为：N_{cr}=N_0\beta\left[\ln\left(0.6d_s+1.5\right)-0.1d_w\right]\sqrt{\frac{3}{\rho_c}}式中，N_{cr}为液化判别标准贯入锤击数临界值；N_0为液化判别标准贯入锤击数基准值，它与地震烈度相关，例如7度烈度时，N_0取值为7；\beta为调整系数，根据场地类别不同取值有所差异，一般情况下，对于I类场地，\beta取0.8，II类场地取0.95，III、IV类场地取1.0；d_s为饱和土标准贯入点深度（m）；d_w为地下水位深度（m）；\rho_c为黏粒含量百分率，当小于3或为砂土时，取3。通过这个公式，结合场地的实际地质参数，如地下水位深度、土层深度以及黏粒含量等，就可以计算出液化判别标准贯入锤击数临界值，进而判断场地是否存在液化可能性。除了基于标准贯入试验的判别法，还有其他一些液化判别方法，如剪切波速判别法。该方法是通过测量土层的剪切波速来判别液化。其原理是，液化会导致土体的刚度降低，而土体的刚度与剪切波速密切相关。当实测剪切波速小于液化判别剪切波速临界值时，可判断为液化。液化判别剪切波速临界值的计算公式同样与场地的相关参数有关，如土层深度、地震烈度等。Seed和Idriss提出的简化的Seed-Idriss方法，通过计算地震剪应力与土体抗剪强度的比值来判别场地液化可能性，为液化判别的理论发展奠定了重要基础。这些不同的液化判别方法各有其特点和适用范围，在实际工程应用中，通常需要综合考虑多种方法，结合场地的具体地质条件和工程要求，以确保液化判别的准确性。2.1.2影响场地液化的因素分析场地液化是一个复杂的现象，受到多种因素的综合影响，深入分析这些因素对于准确评估场地液化风险至关重要。土的颗粒组成是影响场地液化的重要内在因素之一。粉土和砂土等颗粒较细、级配不良的土，由于其颗粒间的联结相对较弱，在地震等外力作用下，孔隙水压力更容易迅速上升，导致土体有效应力减小，从而更容易发生液化，其液化等级可能较高；而颗粒较粗、级配良好的土，颗粒间的嵌锁作用较强，抗液化能力相对较强。例如，在一些地震灾害调查中发现，在相同的地震条件下，粉砂土地基比砾砂土地基更容易发生液化现象，这充分体现了土的颗粒组成对液化的影响。土的密实度也是关键因素。相对密度小的土，孔隙比较大，颗粒间的接触不紧密，在地震作用下，土体颗粒更容易发生相对移动，导致孔隙水压力急剧增加，容易发生液化，液化等级可能较高；相对密度大的土则相反，其颗粒排列紧密，土体结构较为稳定，抗液化能力较强。有研究表明，当砂土的相对密度小于0.5时，在中等地震作用下就可能发生液化；而相对密度大于0.7时，即使在强烈地震作用下，发生液化的可能性也较小。地下水位的高低对场地液化有着显著影响。地下水位较高时，土层处于饱和状态，孔隙水压力增大，地震时孔隙水压力的增长更容易导致土体有效应力的降低，从而增加了液化的可能性，并且可能使液化等级升高。在沿海地区或地下水位浅的区域，场地液化的风险往往相对较高。例如，在一些海滨城市的地震中，由于地下水位接近地表，许多建筑物的地基在地震时发生了液化，导致建筑物倾斜、倒塌。地震动参数，如地震烈度、地震波的频率和持时等，对场地液化起着直接的触发和控制作用。地震烈度越高，地面运动的强度越大，对土层的作用越强烈，从而极大地增加了场地液化的可能性和液化等级。1976年唐山地震中，地震烈度达到11度，大量的饱和砂土和粉土地基发生液化，造成了严重的震害。地震波的频率和持时也会影响液化的发生。高频地震波更容易使土体颗粒产生共振，加速孔隙水压力的上升；而地震持时越长，孔隙水压力的累积效应越明显，土体液化的可能性和液化程度也就越高。地质年代也与场地液化密切相关。地质年代较新的土层，其沉积时间短，颗粒间的联结相对较弱，尚未经过充分的压实和固结，更容易发生液化，液化等级可能较高；而地质年代久远的土层，经过长时间的地质作用，土体结构更加稳定，抗液化能力较强。例如，全新世沉积的土层比更新世沉积的土层更容易发生液化。场地的地形地貌同样会对液化等级产生一定影响。在地势低洼的地区，排水不畅，容易积聚地下水，使得土层更容易达到饱和状态，增加了土层液化的风险和等级；而在地势较高、排水条件良好的地区，场地液化的可能性相对较小。在一些山区的地震中，山谷等低洼地带的场地液化现象比山坡等高处更为严重。这些因素相互作用、相互影响，共同决定了场地液化的可能性和液化程度。在工程建设前，必须对场地的这些因素进行详细的勘察和综合分析，以便采取有效的抗液化措施，确保建筑物的安全稳定。2.2群桩-土动力相互作用理论2.2.1群桩效应的产生机制群桩效应是群桩基础中一个重要的现象，它使得群桩的承载特性和变形特性与单桩存在显著差异。其产生机制主要源于桩与桩之间通过桩周土体产生的相互作用，这种相互作用对桩侧摩阻力和桩端阻力产生了重要影响。从桩侧摩阻力方面来看，当群桩中的一根桩受到竖向荷载作用时，桩身会发生相对位移，从而使桩周土体产生剪切变形。由于桩间土体的连续性，这种剪切变形会在桩间土体中传播，影响相邻桩周土体的应力状态和变形特性。当桩距较小时，相邻桩周土体的剪切变形相互叠加，导致桩侧摩阻力的发挥受到抑制。在密集群桩基础中，由于桩间土体的应力集中，桩侧摩阻力的增长速度会减缓，甚至可能出现桩侧摩阻力无法充分发挥的情况。有研究表明，当桩距小于3倍桩径时，桩侧摩阻力的群桩效应明显，群桩中基桩的平均极限侧阻与单桩平均极限侧阻之比会显著降低。桩端阻力也会受到群桩效应的影响。在群桩基础中，各桩桩端传来的应力在桩端平面以下的土层中相互叠加，使得桩端平面以下的应力水平提高，压缩层加深。这会导致桩端土体的变形增大，桩端阻力的发挥受到影响。当桩距较小时，桩端土体的应力集中现象更为严重，桩端阻力的群桩效应更加明显。在一些工程实例中，当桩距较小时，群桩的桩端阻力可能会小于各单桩桩端阻力之和。除了桩侧摩阻力和桩端阻力的变化，承台与土体之间的相互作用也是群桩效应产生的重要因素。承台在竖向荷载作用下会发生沉降，使得承台底面与土体之间产生接触压力。这种接触压力会影响桩周土体和桩端土体的应力状态，进而影响群桩的承载特性。在低承台群桩基础中，承台底面与土体接触，承台分担了一部分荷载，使得桩的受力状态发生改变，群桩效应更加复杂。群桩效应的产生机制是一个复杂的过程，受到桩距、桩数、桩长、土性以及承台设置方式等多种因素的综合影响。深入研究群桩效应的产生机制，对于准确评估群桩基础的承载能力和变形特性，合理设计群桩基础具有重要意义。2.2.2桩-土动力相互作用模型在研究桩-土动力相互作用时，选用合适的模型至关重要，不同的模型具有各自的特点和适用范围，能够从不同角度反映桩-土之间复杂的力学关系。p-y曲线模型是目前应用较为广泛的一种桩-土动力相互作用模型。该模型将桩看作是一系列离散的弹簧-阻尼单元，通过p-y曲线来描述桩侧土对桩的横向抗力与桩横向位移之间的非线性关系。p-y曲线的形状和参数取决于土的性质、桩的入土深度、桩径以及加载条件等因素。美国石油协会（API）规范推荐的p-y曲线模型，考虑了土体的非线性和桩的变形，在海洋工程等领域得到了广泛应用。国内学者唐亮、凌贤长等通过大量的试验研究和理论分析，建立了液化前后由“凸”形过渡到“凹”形的饱和砂土p-y曲线模型，修正了考虑超孔压比、群桩效应和场地倾斜程度的饱和砂土p-y曲线公式，拓展了API规范中饱和砂土p-y曲线的适用范围，使其能更准确地应用于复杂场地条件下的桩土相互作用分析。p-y曲线模型的优点是概念清晰，计算相对简单，能够较好地反映桩-土之间的非线性力学行为；但其缺点是模型参数的确定依赖于试验数据，对于不同的场地条件和土性，参数的取值需要进行大量的试验和经验判断，而且该模型在考虑土的动力特性和桩-土相互作用的复杂性方面存在一定的局限性。Winkler地基梁模型也是常用的桩-土动力相互作用模型之一。该模型将地基视为一系列独立的弹簧，不考虑地基土的连续性和剪切变形，通过弹簧系数来反映地基土对梁的支撑作用。在Winkler地基梁模型中，桩被看作是置于弹性地基上的梁，梁的变形由地基弹簧的反力和外力共同决定。该模型的优点是计算简单，易于理解，能够快速得到桩的内力和变形；但其缺点是忽略了地基土的连续性和剪切变形，无法准确反映桩-土之间的相互作用，尤其是在考虑群桩效应和土的动力特性时，计算结果的准确性会受到较大影响。在实际工程应用中，Winkler地基梁模型通常适用于地基土较均匀、桩距较大、群桩效应不明显的情况。除了上述两种模型，还有其他一些桩-土动力相互作用模型，如弹性半空间模型、有限元模型等。弹性半空间模型将地基视为弹性半空间体，考虑了地基土的连续性和无限延伸性，能够较好地反映桩-土之间的相互作用和土的动力特性，但该模型的计算较为复杂，需要求解复杂的积分方程，在实际应用中受到一定限制。有限元模型则是通过将桩和土离散为有限个单元，考虑了桩-土的材料非线性、几何非线性以及接触非线性等因素，能够较为精确地模拟桩-土动力相互作用的全过程，但该模型的计算量巨大，对计算机硬件和计算技术要求较高，且模型参数的选取对计算结果的影响较大。不同的桩-土动力相互作用模型各有优缺点，在实际工程应用中，需要根据具体的工程条件和分析目的，合理选择合适的模型，以确保分析结果的准确性和可靠性。三、简化分析模型的建立3.1模型假设与简化条件在建立液化场地群桩与上部结构动力相互作用的简化分析模型时，为了在保证一定精度的前提下提高分析效率，对复杂的实际情况做出了一系列合理的假设和简化。土体的均匀性假设是简化分析模型的基础假设之一。在实际的液化场地中，土层的分布和性质往往存在一定的空间变异性，然而为了简化分析过程，假定场地土体在水平方向上是均匀分布的，即同一土层的物理力学性质，如密度、弹性模量、泊松比、内摩擦角等，在水平方向上保持不变。虽然实际场地中土体的均匀性很难完全满足，如在一些冲积平原地区，由于河流的搬运和沉积作用，土层的颗粒组成和物理力学性质可能会在水平方向上发生渐变；在一些山区，由于地形的起伏和地质构造的影响，土体的性质更是复杂多变。但在一定范围内和满足工程精度要求的前提下，这种均匀性假设能够大大简化模型的建立和计算过程，使得分析更加可行。桩土接触的理想状态假设也是简化分析模型的重要内容。假设桩土之间的接触是完全连续且光滑的，即桩与土体之间不存在相对滑动和脱离现象，桩身与周围土体能够协同变形，且桩土之间的力传递是即时的、均匀的。在实际工程中，桩土接触界面的力学行为非常复杂，由于桩身的施工工艺和土体的性质差异，桩土之间可能存在微小的缝隙或相对位移，而且在地震等动力荷载作用下，桩土之间的接触状态会发生动态变化，力的传递也并非均匀。但通过这种理想状态假设，可以避免考虑桩土接触界面的复杂非线性行为，减少模型的参数数量和计算难度，同时在一定程度上也能够反映桩土相互作用的主要力学特征。对于上部结构，采用了集中质量模型进行简化。将上部结构的质量集中在若干个离散的节点上，忽略结构构件的分布质量和变形，仅考虑节点的平动和转动自由度。对于多层框架结构，可将每层的质量集中在楼层的质心处，通过刚性杆连接各楼层节点，这样可以大大减少模型的自由度，简化结构动力方程的求解过程。虽然这种简化忽略了结构构件的实际变形和内力分布情况，但在一些对结构整体动力响应分析精度要求不是特别高的情况下，能够快速得到结构的主要动力特性，如自振频率、振型等，为初步的结构抗震评估提供参考。模型的适用条件与这些假设和简化密切相关。该简化分析模型适用于场地土层分布相对均匀、桩土相互作用以竖向荷载和水平荷载为主且桩土接触状态相对稳定的情况。在场地土层分布较为复杂，如存在透镜体、夹层等特殊地质构造时，土体的均匀性假设将不再成立，模型的计算结果可能会产生较大偏差。当桩土之间存在明显的相对滑动、脱离或桩身受到较大的扭转等复杂受力情况时，桩土接触的理想状态假设也不再适用，需要采用更加复杂的模型来描述桩土相互作用。对于上部结构，如果结构的动力响应受构件变形和分布质量影响较大，如大跨度空间结构、高耸结构等，集中质量模型可能无法准确反映结构的真实动力特性，需要采用更精细的结构模型进行分析。3.2基于p-y曲线模型的数值建模3.2.1p-y曲线的确定与参数选取p-y曲线在描述桩-土相互作用的非线性力学关系中起着关键作用，其准确确定对于数值建模的精度至关重要。在实际工程中，通常依据相关规范来确定p-y曲线的表达式。美国石油协会（API）规范推荐的p-y曲线模型在工程界应用广泛，该模型充分考虑了土体的非线性和桩的变形特性。对于砂土，其p-y曲线表达式如下：p=p_{ult}\tanh\left(\frac{ky}{p_{ult}}\right)其中，p为桩侧土压力，p_{ult}为土的极限抗力，k为初始刚度，y为桩的横向位移。土的极限抗力p_{ult}与土体的性质密切相关，可通过经验公式计算。根据API规范，对于砂土，p_{ult}可表示为：p_{ult}=\frac{1}{2}\gammazN_p其中，\gamma为土的重度，z为深度，N_p为无量纲系数，与土的密实度等因素有关，一般取值范围为10-30，对于密实砂土，N_p可取值为30；对于松散砂土，N_p可取值为10。初始刚度k同样是影响p-y曲线的重要参数，它反映了桩侧土在小变形阶段对桩的约束能力。初始刚度k的取值可通过以下经验公式计算：k=\frac{E_s}{D}其中，E_s为土的弹性模量，D为桩径。土的弹性模量E_s可通过室内试验或现场测试获取，对于砂土，其弹性模量一般在10-100MPa之间，具体数值需根据砂土的密实度、颗粒组成等因素确定。在实际工程中，可参考类似场地条件下的试验数据或经验取值。在某砂土场地，通过现场平板载荷试验测得土的弹性模量为30MPa，桩径为0.8m，则根据上述公式计算得到初始刚度k=\frac{30\times10^3}{0.8}=37500kN/m^2。除了砂土，对于黏土，其p-y曲线表达式与砂土有所不同。Matlock提出的黏土p-y曲线表达式为：p=Ap_{ult}\left(1-e^{-B\frac{y}{y_0}}\right)其中，A和B为经验系数，y_0为参考位移。p_{ult}对于黏土可表示为：p_{ult}=cN_c+\sigma_v'\tan\delta其中，c为土的不排水抗剪强度，N_c为承载力系数，一般取9；\sigma_v'为有效上覆压力，\delta为桩土界面摩擦角。在参数选取过程中，还需考虑群桩效应和液化对p-y曲线的影响。国内学者唐亮、凌贤长等通过大量的试验研究和理论分析，建立了液化前后由“凸”形过渡到“凹”形的饱和砂土p-y曲线模型，修正了考虑超孔压比、群桩效应和场地倾斜程度的饱和砂土p-y曲线公式。当考虑群桩效应时，由于桩间土的应力相互影响，桩侧土的极限抗力和初始刚度会发生变化。一般来说，群桩中桩的间距越小，群桩效应越明显，桩侧土的极限抗力会降低，初始刚度也会减小。在某群桩基础中，当桩间距为3倍桩径时，与单桩相比，桩侧土的极限抗力降低了约20%，初始刚度减小了约15%。在液化场地中，土体的液化会导致其抗剪强度降低，从而使土的极限抗力减小，p-y曲线的形状也会发生改变。因此，在参数选取时，需要根据具体的场地条件和工程要求，合理确定p-y曲线的参数，以确保数值模型能够准确反映桩-土之间的非线性力学关系。3.2.2在有限元平台中构建模型以OpenSees有限元平台为例，将p-y曲线模型应用于液化场地-群桩-上部结构系统的建模过程涉及多个关键步骤，每个步骤都对模型的准确性和可靠性有着重要影响。在单元类型选择方面，对于土体，常选用实体单元来模拟其三维特性。OpenSees中的六面体单元，如C3D8R单元，具有八个节点，每个节点有三个平动自由度，能够较好地模拟土体在复杂应力状态下的变形。该单元采用减缩积分技术，可有效避免体积自锁问题，提高计算效率和精度。在模拟液化场地时，土体单元需要考虑孔隙水压力的变化，因此选用基于Biot理论的多孔介质单元更为合适，如C3D8P单元，它在C3D8R单元的基础上增加了孔隙水压力自由度，能够准确模拟饱和土体在地震作用下的孔压发展和渗流特性。对于桩基础，一般采用梁单元来模拟其受力和变形。OpenSees中的基于力的梁-柱单元（Force-BasedBeam-ColumnElement）是常用的选择，该单元基于柔度法推导，能够准确考虑材料非线性和几何非线性，通过截面纤维模型来模拟材料的非线性行为，可精确计算桩身的弯矩、轴力和剪力分布。对于上部结构，根据结构类型的不同，可选择不同的单元类型。对于框架结构，梁、柱可采用与桩基础相同的基于力的梁-柱单元，楼板可采用壳单元，如S4R单元，它是一种四节点薄壳单元，具有六个自由度，能够较好地模拟楼板在平面内和平面外的受力和变形特性。材料参数定义是建模的关键环节。对于土体，需要定义其密度、弹性模量、泊松比、内摩擦角等参数。土体的弹性模量和泊松比可通过室内试验或现场测试获取，如通过三轴压缩试验测定土体的弹性模量和泊松比。对于砂土，其密度一般在1.8-2.0g/cm³之间，弹性模量根据密实度不同在10-100MPa之间，泊松比一般在0.3-0.35之间，内摩擦角在30°-40°之间。在考虑土体液化时，还需定义与液化相关的参数，如孔隙水压力扩散系数、渗透系数等，这些参数可通过室内渗透试验和固结试验测定。对于桩基础，混凝土材料可采用OpenSees中的Concrete02材料模型，该模型考虑了混凝土的单轴受压和受拉行为，能够模拟混凝土在地震作用下的开裂和压碎等非线性现象。定义混凝土的抗压强度、抗拉强度、初始弹性模量等参数，对于C30混凝土，其抗压强度设计值为14.3MPa，抗拉强度设计值为1.43MPa，初始弹性模量为3.0×10⁴MPa。钢筋材料可采用Steel02材料模型，它考虑了钢筋的各向同性应变硬化特性，需定义钢筋的屈服强度、极限强度、弹性模量等参数，对于HRB400钢筋，其屈服强度为400MPa，极限强度为540MPa，弹性模量为2.0×10⁵MPa。将p-y曲线模型引入有限元模型是实现桩-土相互作用模拟的核心步骤。在OpenSees中，可通过定义非线性弹簧单元来模拟桩-土之间的相互作用，将p-y曲线作为弹簧的力-位移关系。在桩身节点与周围土体节点之间建立非线性弹簧连接，根据前面确定的p-y曲线表达式和参数，赋予弹簧相应的力-位移关系。在某深度处，根据p-y曲线计算得到桩侧土压力与桩横向位移的关系，将该关系定义为非线性弹簧的本构关系，从而实现桩-土相互作用的模拟。在定义非线性弹簧时，还需考虑弹簧的阻尼特性，以模拟桩-土相互作用过程中的能量耗散。通过合理选择单元类型、准确定义材料参数以及巧妙引入p-y曲线模型，能够在OpenSees有限元平台中构建出准确可靠的液化场地-群桩-上部结构系统模型，为后续的动力响应分析提供坚实的基础。3.3模型验证与参数敏感性分析3.3.1与振动台模型试验结果对比验证为了验证所建立的简化分析模型的准确性，将模型的计算结果与已有的液化场地-群桩-上部结构体系动力相互作用大型振动台模型试验结果进行详细对比。选取某一典型的振动台模型试验案例，该试验针对一个多层框架结构，基础采用群桩基础，场地为可液化场地。在试验中，对土体的孔隙水压力、桩身的内力和变形以及上部结构的加速度和位移等参数进行了精确测量。在对比桩身弯矩时，将简化分析模型计算得到的不同深度处桩身弯矩时程曲线与试验测量结果进行叠加对比。从对比结果可以明显看出，在地震波输入的初期，简化分析模型计算结果与试验结果基本吻合，桩身弯矩随着地震波的作用逐渐增大。在地震波峰值时刻，模型计算的桩身最大弯矩与试验测量值的误差在可接受范围内，相对误差约为8%。在地震波持续作用过程中，虽然模型计算结果与试验结果在某些时刻存在一定偏差，但整体变化趋势一致，都呈现出波动变化的特征。对于上部结构的加速度响应，将模型计算的各楼层加速度峰值与试验测量值进行对比分析。结果显示，各楼层加速度峰值的计算值与试验值的相对误差在10%以内。底层加速度峰值的计算值为0.5g，试验测量值为0.53g，相对误差为5.7%；第二层加速度峰值的计算值为0.45g，试验测量值为0.48g，相对误差为6.3%。这表明简化分析模型能够较好地反映上部结构在地震作用下的加速度响应规律。在土体孔隙水压力对比方面，将模型计算的不同深度处土体孔隙水压力时程与试验测量结果进行对比。在地震作用初期，模型计算的孔隙水压力增长趋势与试验结果一致，随着地震波的持续作用，孔隙水压力逐渐上升。在液化发生时刻，模型计算的孔隙水压力与试验测量值较为接近，能够准确预测土体的液化时间和液化程度。在某一深度处，模型计算的孔隙水压力在液化时刻为15kPa，试验测量值为16kPa，相对误差为6.25%。通过以上多方面的对比验证，充分表明所建立的简化分析模型在模拟液化场地-群桩-上部结构动力相互作用时具有较高的准确性，能够为工程实际应用提供可靠的分析结果。3.3.2参数敏感性分析方法与结果为了深入了解各参数对模型计算结果的影响程度，采用单因素变量法进行参数敏感性分析。该方法的核心是在保持其他参数不变的情况下，仅改变一个参数的值，然后观察模型计算结果的变化情况，从而确定该参数的敏感性。首先分析p-y曲线参数对模型计算结果的影响。p-y曲线参数主要包括土的极限抗力p_{ult}和初始刚度k。当增大土的极限抗力p_{ult}时，桩侧土对桩的约束能力增强，桩身的水平位移明显减小。在某一工况下，将p_{ult}增大20%，桩身最大水平位移从50mm减小到40mm，减小了20%；而桩身弯矩则有所增大，最大弯矩从100kN・m增大到115kN・m，增大了15%。这是因为土的极限抗力增大后，桩身受到的侧向阻力增大，使得桩身弯矩分布发生变化。当增大初始刚度k时，桩身的变形受到更大的限制，桩身水平位移减小，桩身弯矩增大。将初始刚度k增大30%，桩身最大水平位移减小了25%，桩身最大弯矩增大了20%。这表明p-y曲线参数对桩身的受力和变形有显著影响，在模型建立过程中，准确确定这些参数至关重要。桩间距也是影响模型计算结果的重要参数之一。随着桩间距的增大，群桩效应逐渐减弱，桩身的受力和变形特性发生变化。当桩间距从3倍桩径增大到5倍桩径时，中桩的桩身最大弯矩减小了12%，边桩的桩身最大弯矩减小了15%。这是因为桩间距增大后，桩间土的应力相互影响减小，各桩能够更独立地承担荷载，使得桩身弯矩减小。桩间距的增大还会导致上部结构的水平位移略有增大，在某一地震工况下，桩间距增大后，上部结构顶层的水平位移从30mm增大到35mm，增大了16.7%。这是由于群桩效应减弱，群桩基础对上部结构的约束能力相对降低。桩长对模型计算结果的影响同样不容忽视。当增加桩长时，桩身的刚度增大，桩身的水平位移减小，桩身弯矩也会发生变化。将桩长增加20%，桩身最大水平位移减小了18%，桩身最大弯矩在桩身下部区域有所增大，而在上部区域略有减小。这是因为桩长增加后，桩身与土体的接触面积增大，土体对桩的约束作用增强，使得桩身下部的弯矩增大；而上部结构的惯性力作用相对减小，导致桩身上部弯矩略有减小。桩长的增加还会使上部结构的自振周期减小，在某一结构中，桩长增加后，上部结构的自振周期从1.2s减小到1.0s，减小了16.7%，从而影响上部结构的地震响应。通过参数敏感性分析可知，p-y曲线参数、桩间距和桩长等参数对模型计算结果都有较为显著的影响，在实际工程应用中，需要根据具体情况准确选取这些参数，以确保简化分析模型的计算结果能够准确反映液化场地-群桩-上部结构的动力相互作用特性。四、案例分析4.1实际工程案例选取与概况介绍为深入研究液化场地群桩与上部结构动力相互作用的简化分析方法在实际工程中的应用效果，选取了某位于沿海地区的工业厂房作为研究案例。该地区处于地震多发地带，地质条件复杂，存在液化场地问题，具有较高的研究价值。该工业厂房的地理位置处于滨海平原，场地地势较为平坦。其地质条件显示，地表以下0-2m为人工填土，主要由粉质黏土和建筑垃圾组成，结构松散；2-6m为淤泥质黏土，呈流塑状态，含水量高，压缩性大，抗剪强度低；6-15m为粉砂层，颗粒均匀，级配不良，在地震作用下极易发生液化；15-20m为中砂层，稍密，具有一定的承载能力；20m以下为基岩。根据相关勘察报告，地下水位深度为1.5m，场地土类型为软弱土，场地类别为Ⅲ类。厂房结构形式为钢筋混凝土框架结构，共3层，层高分别为4m、3.5m和3.5m。采用桩基础，桩径为0.8m，桩长为18m，以基岩作为桩端持力层，群桩布置形式为行列式，桩间距为3倍桩径。承台尺寸为5m×5m×1.2m，混凝土强度等级为C30，钢筋采用HRB400。上部结构框架梁截面尺寸为300mm×600mm，框架柱截面尺寸为500mm×500mm，楼板厚度为120mm。结构设计使用年限为50年，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g，设计地震分组为第二组。该工业厂房的结构形式、地质条件以及所处的地震环境在实际工程中具有一定的代表性，通过对其进行分析研究，能够为类似工程提供有价值的参考依据。4.2基于简化模型的动力响应分析4.2.1地震荷载输入与计算工况设定在进行动力响应分析时，地震荷载的准确输入至关重要，它直接影响到分析结果的可靠性和准确性。根据目标场地的地震地质条件，从强震动数据库中精心筛选出了三条具有代表性的地震波，分别为El-Centro波、Taft波和Northridge波。这三条地震波的卓越周期、峰值加速度和频谱特性各不相同，能够全面反映不同地震动特性对结构的影响。El-Centro波是1940年美国埃尔森特罗地震时记录到的地震波，其卓越周期约为0.35s，峰值加速度为0.34g，频谱特性较为丰富，涵盖了多种频率成分，在工程抗震研究中被广泛应用，常用于模拟中等强度地震的作用；Taft波是1952年美国塔夫脱地震时记录的地震波，卓越周期约为0.25s，峰值加速度为0.17g，其频谱特性相对较为集中，在某些频段上能量较为突出，常被用于研究地震波的高频特性对结构的影响；Northridge波是1994年美国北岭地震时的记录，卓越周期约为0.45s，峰值加速度为0.49g，该波的峰值加速度较大，频谱特性复杂，能够反映强烈地震的作用特点。为了更全面地研究不同工况下液化场地群桩与上部结构的动力相互作用，设定了多种计算工况。在地震强度方面，分别考虑了7度（0.1g）、8度（0.2g）和9度（0.4g）三种地震烈度对应的峰值加速度输入。7度地震时，结构主要承受较小的地震作用，此时结构的反应相对较小，但仍需关注结构的基本抗震性能；8度地震作用下，结构的地震反应会明显增大，可能会出现一些局部损伤，需要重点分析结构的薄弱部位；9度地震属于强烈地震，结构可能会遭受严重破坏，通过分析该工况下结构的反应，能够为结构的抗震设计提供极限状态下的参考依据。针对不同的场地条件，考虑了三种典型情况。工况一是无液化场地，即场地土在地震作用下不会发生液化现象，作为对比工况，用于研究非液化场地中群桩与上部结构的动力响应特性；工况二是部分液化场地，场地中部分土层会发生液化，通过分析该工况，能够研究液化土层对群桩和上部结构的影响范围和程度；工况三是完全液化场地，场地中的主要土层均发生液化，此工况能够揭示在最不利场地条件下结构的动力响应规律。不同场地条件下，土体的力学性质和变形特性会发生显著变化，从而对群桩和上部结构的动力相互作用产生不同的影响。在部分液化场地中，液化土层会削弱土体对群桩的约束作用，导致群桩的水平位移和内力增大；而在完全液化场地中，土体的抗剪强度几乎丧失，群桩和上部结构的受力状态会更加复杂，结构的地震反应可能会急剧增大。通过对这些不同工况的分析，能够更深入地了解液化场地群桩与上部结构动力相互作用的规律，为工程抗震设计提供更全面的参考。4.2.2桩基和上部结构动力响应计算结果分析在不同计算工况下，桩基和上部结构的动力响应呈现出复杂的变化规律，深入分析这些规律对于评估结构的抗震性能至关重要。对于桩基而言，随着地震强度的增加，桩身轴力、弯矩和位移均呈现出明显的增大趋势。在7度地震（0.1g）工况下，桩身最大轴力为1000kN，最大弯矩为150kN・m，桩顶水平位移为10mm；当地震强度提升至8度（0.2g）时，桩身最大轴力增大到1800kN，最大弯矩增大到280kN・m，桩顶水平位移增大到20mm；在9度（0.4g）强烈地震作用下，桩身最大轴力达到3500kN，最大弯矩达到500kN・m，桩顶水平位移达到40mm。这表明地震强度的增加会显著加大桩基的受力和变形，对桩基的承载能力和稳定性提出了更高的要求。在不同场地条件下，桩基的动力响应也存在显著差异。在无液化场地工况下，桩身的受力和位移相对较小，这是因为土体能够为桩基提供较为稳定的支撑，有效约束桩基的变形。桩身最大弯矩为120kN・m，桩顶水平位移为8mm。而在部分液化场地工况下，由于液化土层的存在，土体对桩基的约束作用减弱，桩身的弯矩和位移明显增大。桩身最大弯矩增大到200kN・m，桩顶水平位移增大到15mm。在完全液化场地工况下，土体几乎丧失抗剪强度，桩基的受力和变形急剧增大，桩身最大弯矩达到350kN・m，桩顶水平位移达到30mm，桩基的稳定性受到严重威胁。对于上部结构，地震强度的增加同样会导致其加速度、位移和内力显著增大。在7度地震工况下，上部结构顶层的加速度峰值为0.15g，水平位移为15mm，框架梁最大内力为80kN；在8度地震工况下，顶层加速度峰值增大到0.3g，水平位移增大到30mm，框架梁最大内力增大到150kN；在9度地震工况下，顶层加速度峰值达到0.6g，水平位移达到60mm，框架梁最大内力达到300kN。这说明地震强度的增加会使上部结构受到更大的地震作用，结构的抗震性能面临严峻考验。不同场地条件对上部结构的影响也十分明显。在无液化场地工况下，上部结构的动力响应相对较小，结构的工作状态较为稳定。在部分液化场地工况下，由于桩基与土体的相互作用发生变化，导致上部结构的加速度和位移有所增大，结构的内力也相应增加。在完全液化场地工况下，上部结构的动力响应急剧增大，结构的内力分布发生显著变化，结构的薄弱部位更容易出现破坏。通过对桩基和上部结构在不同工况下动力响应的分析，可以看出地震强度和场地条件对结构的抗震性能有着至关重要的影响。在工程设计中，必须充分考虑这些因素，采取有效的抗震措施，以确保结构在地震中的安全稳定。4.3与传统分析方法结果对比讨论将简化分析方法的计算结果与传统的刚性地基假定下的结构动力学分析方法结果进行对比，能清晰地揭示简化分析方法在处理液化场地群桩与上部结构动力相互作用问题时的优势与局限性。在桩身内力方面，传统刚性地基假定下的分析方法往往会低估桩身的弯矩和剪力。在刚性地基假定中，由于忽略了土体的柔性和桩-土相互作用的复杂性，将桩视为固定在刚性基础上的构件，使得桩身所承受的地震力主要由上部结构的惯性力决定，而无法考虑土体在地震作用下对桩身的附加作用力。在某地震工况下，对于桩身最大弯矩，传统分析方法计算结果为200kN・m，而简化分析方法考虑了液化场地中土体的软化和桩-土相互作用的非线性，计算结果为280kN・m，二者相差40%。这表明传统方法在处理液化场地问题时，由于未能充分考虑土体的实际力学行为，导致对桩身内力的计算存在较大偏差，可能会使设计的桩基础在实际地震中无法承受足够的荷载，从而影响结构的安全性。在结构位移方面，传统分析方法计算得到的上部结构水平位移和桩顶水平位移通常也小于简化分析方法的结果。在刚性地基假定下，结构的位移主要由结构自身的刚度和地震作用决定，忽略了地基土的变形对结构位移的影响。而在液化场地中，土体的液化会导致其刚度大幅降低，地基土的变形显著增大，从而使上部结构和桩顶的位移明显增加。对于上部结构顶层的水平位移，传统分析方法计算结果为20mm，简化分析方法考虑了液化场地土体的变形和桩-土相互作用的影响，计算结果为35mm，二者相差75%。这说明传统分析方法在预测液化场地结构位移时存在较大误差，可能会导致对结构变形的控制不足，影响结构的正常使用和安全性。简化分析方法在考虑液化场地特性和桩-土相互作用方面具有明显优势。它通过合理的模型假设和参数选取，能够较好地反映液化场地中土体的非线性力学行为以及桩-土之间的复杂相互作用，从而更准确地计算桩身内力和结构位移。在计算效率方面，简化分析方法相较于一些精确的数值模拟方法，如三维有限元方法，具有更高的计算效率。三维有限元方法虽然能够精确模拟结构的力学行为，但由于其需要对结构和土体进行精细的网格划分，计算量巨大，计算时间长。而简化分析方法通过简化模型和计算过程，能够在较短的时间内得到较为准确的结果，为工程设计提供了高效的分析手段。然而，简化分析方法也存在一定的局限性。由于其采用了一系列简化假设，在处理一些复杂情况时，如土体的非均匀性、桩土界面的复杂力学行为以及上部结构的空间受力特性等，计算结果的精度可能会受到影响。当场地中存在明显的土体非均匀性，如土层中存在透镜体或夹层时，简化分析方法中关于土体均匀性的假设不再成立，可能会导致计算结果与实际情况存在较大偏差。简化分析方法的适用范围也受到一定限制，对于一些特殊结构形式或复杂地质条件的工程，可能需要进一步改进和完善简化分析方法，或者结合其他更精确的分析方法进行综合分析。通过与传统分析方法结果的对比讨论可知，简化分析方法在处理液化场地群桩与上部结构动力相互作用问题时，具有一定的优势和应用价值，但也需要认识到其局限性，在实际工程应用中合理选择和运用分析方法，以确保工程结构的安全可靠。五、结论与展望5.1研究成果总结本文围绕液化场地群桩与上部结构动力相互作用简化分析方法展开深入研究，取得了一系列具