桩-土动力相互作用对连续刚构桥地震反应影响分析

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算模 型 ,通 过 比较 考 虑 和 不 考 虑 桩 一 土相 互作 用 时 的结 构 地 震 反 应 ,分析 和 总 结 了 桩 一 土相 互 作 用对 连 续 刚 构桥 地 震 反 应 的 影 响 规 律 ,研 究 结果 为 同类 桥 梁 的 抗 震 设 计 提供 参考 。 关 பைடு நூலகம் 词 : 大 跨 连 续 剐构 桥 ;桩 一 相 互作 用 ;地 震 反 应 土 中 图 分 类 号 : T3 13 U 1 . 文 献标 识 码 :A 文 章编 号 : 10 — 9 3 ( 0 2 1— 2 2 0 0 677 21) 000—3
考 虑 桩 一 相 互 作 用 时 的 结 构地 震 反 应 ,分 析 和 总 结 了桩 一 土 土 相 互 作 用对 连 续 刚构 桥 地 震 反 应 的 影 响 规律 ,为 同 类 桥 梁 的
抗震设计提供理论依据。 二 、计 算 模 型
某 一 连 续 刚 构 桥 跨 径 布 置 为 7 + 0 7 m , 梁 为 预 应 5 1 +5 主 4
第1 2卷 第 1 0期
2 2笠 01
中 国


VoI 2 .1 0c ber to
N o.1 0 2 2 01
1 月 0
Ohi a at Tr ns n W er a por t
桩一 土动力相互作用对连续刚构桥地震反应影响分析
陈 为 ,刘彦 军
( 1武 汉 工程 大 学 环 境 与城 市建 设 学 院 , 湖北 武 汉 4 0 7 : 3 0 3

和绕Y 的转动 ,横 向桥 台台、梁水 平位移采 用固结约束 。为 轴
考 虑 相 邻 联 影 响 ,动 力 计 算 有 限元 模 型 考 虑 左 右 引 桥 结 构 的
耦联效应_。考虑桩一 4 J 土相互作用的有限元模 型如 图2 所示 。
时程分析法对该桥进 行了地震反应分析 ;通 过比较考虑和不
力混凝土箱梁 ,下部结构桥台采用单柱 式桥 台、桥墩采用薄
壁 双 墩 ,桩 基 均 采 用 群桩 基础 ;引桥 为 3 m 预 应 力 混 凝 土连 0
续小箱梁桥 。
图 2 有 限 元计 算 模 型
三 、 地 震 反 应 分 析
1 .地 震 输 入 的确 定
地 震 危 险性 分 析 报 告 提 供 了在 不 同 超 越 概 率 下 的地 震 动 参数},其中 ,E 超越概率下 的水平地震加速度 时程分别如 5 】 2
图3 示 。 所
图 1 考 虑 桩 一 共 同作 用 的六 弹 簧 模 型 土
在 桩 基 结 构 的 地 震 反应 分 析 中 ,桩 一 一 构 的 相 互 作 用 土 结



时 帆
问题一直是个难点 。在工程实践 中桥梁 的地震反应分析往往 需 要对桩 一土模 型进行合理简化 ,抓住主要矛盾 ,舍弃次要 , 建 立正确的桩 一土简化分析模型是进行地震反应分析 的首要

桩 基 础 是 通 过 承 台把 若 干 根 桩 的顶 部 联 结 成 整 体 ,共 同 承 受 静 动 力 荷 载 的一 种 深 基 础 。它 是一 种 适 用性 很强 的基 础
形式 ,被广泛应用于 软弱地基 上的各种高、重建筑物 ,桥梁 ,
码 头 ,海 洋 平 台等 结 构 。在 历 次 的地 震 中 ,大 量 建 筑 结构 的 桩 基 发 生严 重 破 坏 , 引起 了桥 梁 和 建 筑 结 构 的 严重 损 坏 甚 至 倒 塌 。所 以 ,桩 一 土 动力 相 互 作 用对 结 构 抗 震性 能 的 影 响 一 直 是 研 究 的 热 点 和难 点 问 题之 一 …。 本 文 以一 座 连 续 刚构 桥 工程 设 计 实例 ,首 先介 绍 了考 虑 桩一 土相 互 作 用 的 空 间有 限元 计 算 模 型 建 立 方 法 , 采 用 动 态 并
2 主要 截 面地 震 反 应 .
为考虑桩一 土相 互作 用对 结构 地 震 响应 的影 响 , 别在 用 分 模 型 1 表 不考 虑 桩 一 相 互 作 用 , 台 底 部 固 结 , 型 2来 代 土 墩 模
代表考虑桩一 土相互作用 ,墩 台底部采用等代 弹簧模 拟。采用
作 者简 介:陈


概 况
于 土一结构边界处 的六个弹簧等代群桩的作用【 ,见图 2 2 一I 。
这 六 个 弹 簧 刚 度 是 竖 向刚 度 、 顺 桥 向和 横 桥 向 的抗 推 刚 度 、 绕 竖 轴 的 抗扭 刚度 和绕 两 个 水 平 轴 的抗 弯 刚 度 。 大 桥 抗 震 分 析 采 用 三 维 有 限 元 法 ,计 算 采 用 S p 0 0 a 2 0 N n i e r 序 。有 限元 计 算 模 型 均 以 顺桥 向 为x轴 ,横 桥 向 o l a程 n 为Y ,竖 向为 z 。桥 梁 上部 结 构 主 梁 、墩 柱 等 采 用 空 间 梁 轴 轴 单 元 模 拟 , 用连 接 单 元 模 拟 盆 式 支 座 ,认 为 其 只 有 x向 平 动
2湖 南 大 学 设 计 研 究 院 有 限公 司 湖 北 分 公 司 , 湖 北 武 汉 4 07 ) 300


要:震害经验表明 ,桩一 土动力相互作用对桥梁地震反应影响很大 ,甚至直接威胁桥梁的抗震安全性。文 中结合
座 连 续 刚构 桥 工 程 设 计 实 例 ,采 用 s p 0 0程 序 建 立 了考 虑 桩 一 a20 土相 互 作 用 的连 续 刚构 桥 地 震 反 应 空 间 有 限 元 计
前 提 _ 。本 次 分 析 将 承 台底 面 以 上 的 结 构 看 作 主 体 结 构 , 2 , 将 承 台 底 面 以下 的群 桩 和 土 体 看 作 子 结 构 ,将 其 简 化 为 作 用
收 稿 日期 : 2 2 0 . 8 01 — 5 2
图 3 水 平 向设 计 地 震 加 速度 时程 ( 2概 率 ) E
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