考慮樁土相互作用的曲線梁橋地震效應(yīng)分析.pdf

1、近年來隨著交通事業(yè)的高速發(fā)展，我國修建了大量的橋梁，其中有許多是曲線梁橋。但是專門對于曲線梁橋的抗震研究并不多，計算分析該類橋梁的地震反應(yīng)，對于積累相關(guān)技術(shù)資料，促進(jìn)曲線連續(xù)梁橋抗震技術(shù)的發(fā)展具有重要的理論指導(dǎo)意義。本文以一座三跨曲線連續(xù)剛構(gòu)橋為研究對象，從彈性到彈塑性再到橋墩破壞進(jìn)行了有限元計算分析，系統(tǒng)地研究了樁土相互作用和地震動參數(shù)等因素對橋梁結(jié)構(gòu)動力特性及地震反應(yīng)的影響。
　　 首先分析了樁土相互作用對曲線梁橋結(jié)構(gòu)動力特

2、性的影響?？紤]樁土相互作用后，結(jié)構(gòu)的固有頻率降低，這主要是由于整體結(jié)構(gòu)剛度下降所造成的。隨后對曲線梁橋進(jìn)行設(shè)計地震作用下的反應(yīng)譜計算分析，在橋梁兩端連線方向輸入地震動，基本能取得橋梁地震反應(yīng)的最大值。所以在抗震設(shè)計中易首先沿著曲線梁橋的兩端連線方向輸入地震動以得到結(jié)構(gòu)的控制內(nèi)力。
　　 其次進(jìn)行了曲線梁橋的彈塑性地震反應(yīng)時程分析，包括是否考慮樁土相互作用、不同類型的地震波、不同的配筋率對橋梁地震反應(yīng)的影響。在峰值加速度相同的條件

3、下，不同地震波作用下曲線梁橋的應(yīng)力與應(yīng)變可能差別很大，說明地震反應(yīng)結(jié)果不僅僅與地震波的峰值有關(guān)，還與頻譜特性有關(guān)。對比兩種不同地震波作用下橋墩最終塑性鉸發(fā)展?fàn)顟B(tài)，可以看出，在不同頻譜特性的地震波作用下同一橋墩塑性鉸發(fā)展過程不同。兩種地震波作用下，考慮樁土相互作用后的墩頂位移都會增大，而應(yīng)力有的增大有的減小，所以考慮樁土相互作用可能對曲線梁橋產(chǎn)生不利影響。對比基礎(chǔ)固結(jié)模型和樁土相互作用模型下橋墩最終的塑性鉸發(fā)展?fàn)顟B(tài)，可以發(fā)現(xiàn)，考慮樁土相互

4、作用后，兩端橋墩塑性鉸發(fā)展區(qū)域要比基礎(chǔ)固結(jié)模型下的要大，而跨中兩個橋墩塑性鉸區(qū)域在兩種模型下的塑性鉸區(qū)域基本相同。所以考慮樁土相互作用后可能對剛度較小的橋墩產(chǎn)生不利的影響。隨著配筋率的增大，跨中橋墩應(yīng)力變化趨勢基本一致，兩端橋墩應(yīng)力變化趨勢基本一致，而跨中與兩端橋墩變化趨勢不一致，這可能與橋墩的剛度是否相似有關(guān)。所以在做橋梁的抗震設(shè)計時，不同橋墩的剛度之比可能存在一個合適的比值，在這一比值范圍內(nèi)曲線梁橋整體結(jié)構(gòu)可以達(dá)到理想的抗震效果。<

5、br>　　 再次對是否考慮樁土相互作用的兩種曲線梁橋計算模型，輸入兩種不同的地震波，計算得到了橋墩在各個不同時刻的破壞形態(tài)和發(fā)展過程，實現(xiàn)了對曲線梁橋地震破壞過程的仿真。通過對比是否考慮樁土相互作用以及兩種不同的地震波作用下橋墩的破壞形態(tài)，可以發(fā)現(xiàn)一些異同點。Elcentro波作用下，考慮樁土相互作用后橋墩的破壞程度減輕。在天津波作用下，考慮樁土相互作用后橋墩的破壞程度加重?；A(chǔ)固結(jié)模型在天津波作用下橋墩的破壞程度要比Elcentro