桩-土相互作用对高墩简支梁桥地震响应的影响.pdf

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1、２０１４年第８期（总第１３７期）江西建材交通工程桩—土相互作用对高墩简支梁桥地震响应的影响１２２１■任剑，李冲杰，冯霞，侯中学■１．四川省交通运输厅交通勘察设计研究院，四川成都６１００１７；２．西南交通大学桥梁工程系，四川成都６１００３１摘要：本文以位于木里县的达娃二桥为工程背景，利用反应谱法进行高墩简支梁桥在Ｅ２地震作用下的响应分析，分析对比考虑桩—土相互作用效应与否对高墩简支梁桥地震响应的影响。结果表明：当考虑桩—土相互作用时，结构的体系变的更柔，结构位移变大；主墩的弯矩变小，剪力变化趋势相

2、同，但极值点位置发生变化；主梁的内力变化有大有小。关键词：高墩桩—土相互作用地震响应位移Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＷｉｔｈｔｈｅＳｅｃｏｎｄＤａｗａｂｒｉｄｇｅｗｈｉｃｈｉｓｌｏｃａｔｅｄｉｎＭｕｌｉＣｏｕｎｔｙａｓｔｈｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ，ｔｈｅｒｅｓｐｏｎｓｅｓｐｅｃｔｒｕｍｍｅｔｈｏｄｉｓｕｓｅｄｆｏｒｔｈｅｒｅｓｐｏｎｓｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｉｍｐｌｙｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｒｉｄｇｅｗｉｔｈｈｉｇｈｐｉｅｒｓｕｎｄｅｒｓｅｉｓｍｉｃａｃｔｉｏｎ．Ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｐｒｏ

3、ｃｅｓｓ，ｉｔｔａｋｅｓｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓｔｏｄｉｓｃｕｓｓｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｓｅｉｓｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｐｉｅｒｓｉｆｔｈｅｐｉｌｅ－ｓｏｉｌｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｉｓｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｏｒｎｏｔ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｅｉｓｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｔｗｏｃａｓｅｓａｒｅｑｕｉｔｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔ．Ｗｈｅｎｔｈｅｐｉｌｅ－ｓｏｉｌｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｉｓｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ，ｔｈｅａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｂｅｃｏｍｅｓｍｏｒｅ图

4、１桥型布置图ｆｌｅｘｉｂｌｅ，ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｂｅｃｏｍｅｓｌａｒｇｅｒ；ｔｈｅｂｅｎｄｉｎｇｍｏｍｅｎｔ化，故对基础埋置于岩土地质的其地基抗力系数Ｃ取为３００００ｋＮ／ｍ４，ｏｏｆｍａｉｎｐｉｅｒｓｂｅｃｏｍｅｓｓｍａｌｌｅｒ，ＴｈｅｃｈａｎｇｅｏｆＳｈｅａｒｈａｓｔｈｅｓａｍｅｔｒｅｎｄ，ｂｕｔ４对于３＃、４＃基础，土层的弹性值ｍ参数取４０００ｋＮ／ｍ，有限元模型如图ｔｈｅｅｘｔｒｅｍｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｓｃｈａｎｇｅｄ；ｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｆｏｒｃｅ

5、ｏｆｍａｉｎｇｉｒｄｅｃｈａｎｇｅｓ３。全桥有限元模型Ａ共有单元２３１个，有限元模型Ｂ共有单元７８９ｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｉｚｅｓ．个。Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈｐｉｅｒｓ；ｐｉｌｅ－ｓｏｉｌｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ；ｓｅｉｓｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅ；ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ我国是世界上地震活动最强烈的国家之一，全国很大一部分地区位于高烈度地震区域，地震灾害历来是我国最严重的自然灾害之［１］一。随着工程技术的发展，对于跨越复杂的山区地形，通过修建高墩架设桥梁已基本可以实现。但随着桥墩的高度不断

6、增加，其抗震性能越来越受到人们的重视，尤其是在高烈度地震发生带。目前，蒋成［２］强进行了考虑桩—土相互作用对大跨度连续刚构桥的研究，发现图２模型Ａ（不考虑桩—土相互作用）桩—土相互作用对桥梁动特性影响较大，使结构变柔，自振周期延长，［３］振型特点发生改变。周国良以不等高的高墩简支梁桥为研究对象，［４］提出了考虑支座作用和梁体碰撞效应的有限元模型。罗国基研究了高墩简支桥梁的非线性时程分析，在高烈度地震作用下的位移反应和橡胶支座对墩顶位移的影响。但是对高墩简支梁在地震作用下考虑桩—土相互作用对地震响

7、应的研究较少，所以有必要进行研究。本文以达娃二桥为背景，着重讨论了在Ｅ２地震作用下考虑桩—土相互作用与不考虑时对结构的内力、位移及动力特性的影响。１工程概况达娃二桥是位于凉山州木里县的一座高墩简支Ｔ形梁桥，桥位处图３模型Ｂ（考虑桩—土相互作用）地形复杂且为地震带，其所在地抗震设防烈度为ＶＩＩＩ度。桥梁全长２．２动力特性分析２７２ｍ，上部结构采用１Ｄ＿ＤｄＤ＿Ｄｄ下部构对模型Ａ和模型Ｂ均采用分块兰索斯法计算了桥梁结构动力特造２＃、３＃、４＃、５＃采用独柱空心薄壁墩和群桩基础，１＃、６＃、７＃采

8、用双柱性，表１分别列出了模型Ａ和模型Ｂ的前十阶自振频率和振型的主要式墩和单排桩基础，其中，１＃、５＃、６＃、７＃基础整体置于中风化板岩中，２＃特征。基础整体置于中风化灰岩中，３＃基础上层为约１１ｍ厚块石土层和９ｍ表１结构自振频率比较及振型特征厚圆砾土层，下层为中风化砂质板岩，４＃基础上层为约８ｍ厚碎石土层阶次模型Ａ模型Ｂ和６ｍ厚块石土层，下层为中风化灰岩。全桥桥型布置图如图１。ｎｆＡ／Ｈｚ振型描述ｆＢ／Ｈｚ振型描述２数值分析模型及动力特性分析２．１数值分析模型的建立１０．３１９８ＬＳ－１０．２４