考慮土樁相互作用的高鐵橋梁抗震性能分析.pdf

1、采用現行規(guī)范進行高速鐵路橋梁抗震設計時，通常把樁基礎設為能力保護構件，認為破壞發(fā)生在橋墩位置。然而總結國內外近幾十年的震害資料表明，不少的橋梁結構是因為樁基礎的失效而導致結構的整體破壞。在研習大量相關資料的基礎上，本文對橋墩—樁基礎系統(tǒng)進行了深入的研究。本文主要工作如下:
　　(1)對土—結構相互作用的歷史和發(fā)展現狀進行了概括，描述了地震作用下土—結構相互作用的基本機理，概括了土—結構相互作用的研究方法，介紹了工程中常用的土—樁—

2、結構相互作用的計算模型，對土樁相互作用的若干重要問題進行了討論。
　　(2)為考慮水平荷載作用下土樁之間的相互作用，結合國內外相關設計規(guī)范，提出了基于p-y曲線法（包括t-z曲線、q-z曲線）的單樁基礎的非線性計算模型，并通過現場試驗數據驗證了p-y曲線法的準確性及適用性;探討了土參數的改變（粘土的不排水抗剪強度與容重、砂土的摩擦角與容重）對樁基礎力學行為的影響。
　　(3)提出了適用于我國高鐵橋梁抗震分析的群樁基礎的非線性

3、計算模型，模型中以P-乘子考慮群樁效應并以分布塑性鉸模式追蹤樁身的非線性變形;以京石客專為背景，對非線性群樁基礎進行了有限元模擬分析以及群樁非線性性能的參數影響分析，研究了墩頂水平荷載作用下，群樁基礎的破壞形態(tài)、變形能力、承載能力以及樁身內力分布規(guī)律;并總結了影響參數的改變（墩高、樁徑、樁身配筋率、樁身配箍率）對群樁基礎的承載能力、位移延性系數以及樁身塑性鉸產生機制、發(fā)展歷程的影響規(guī)律。
　　(4)對橋墩—樁基礎系統(tǒng)進行了能力譜法

4、分析。介紹了Pushover分析方法及能力譜法的基本原理及實施步驟，概述了兩類彈塑性需求譜的構造方法以及相應性能點的求解方法;提出了考慮橋墩橫橋向剪切效應的彎剪數值分析模型，模型中以彎曲彈簧模擬結構的彎曲變形和極限承載力，剪切彈簧考慮結構的剪切變形，兩者耦合共同考慮橋墩的彎剪作用，并以試驗數據驗證了模型的有效性;以西寶客專專施橋為例，采用基于延性系數的彈塑性需求譜及趙冠遠Ry-u-Tn關系模型進行了橋墩—樁基礎系統(tǒng)的能力譜法分析，能力譜

5、分析的結果與非線性時程分析的結果對比，誤差在允許范圍內，驗證了本文提出的能力譜法對橋墩—樁基礎系統(tǒng)進行目標位移求解的準確性。
　　(5)對橋墩—樁基礎系統(tǒng)進行了基于延性的抗震性能分析。提出了橋墩—樁基礎系統(tǒng)的破壞類型及判定方法，概述了不同破壞類型下橋墩—樁基礎系統(tǒng)抗震性能的分析方法:對墩身破壞型結構，以改進的剛度退化模型和Park-Ang雙參數模型進行結構的損傷計算，并提出了橋墩—樁基礎系統(tǒng)的破壞等級與損傷指數之間的量化關系;對基