考慮土樁相互作用的高鐵橋梁抗震性能分析.pdf

1、采用現(xiàn)行規(guī)范進(jìn)行高速鐵路橋梁抗震設(shè)計時，通常把樁基礎(chǔ)設(shè)為能力保護(hù)構(gòu)件，認(rèn)為破壞發(fā)生在橋墩位置。然而總結(jié)國內(nèi)外近幾十年的震害資料表明，不少的橋梁結(jié)構(gòu)是因為樁基礎(chǔ)的失效而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的整體破壞。在研習(xí)大量相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，本文對橋墩—樁基礎(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行了深入的研究。本文主要工作如下:
　　(1)對土—結(jié)構(gòu)相互作用的歷史和發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了概括，描述了地震作用下土—結(jié)構(gòu)相互作用的基本機理，概括了土—結(jié)構(gòu)相互作用的研究方法，介紹了工程中常用的土—樁—

2、結(jié)構(gòu)相互作用的計算模型，對土樁相互作用的若干重要問題進(jìn)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(jié)合國內(nèi)外相關(guān)設(shè)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(chǔ)的非線性計算模型，并通過現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)驗證了p-y曲線法的準(zhǔn)確性及適用性;探討了土參數(shù)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(chǔ)力學(xué)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(chǔ)的非線性

3、計算模型，模型中以P-乘子考慮群樁效應(yīng)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(chǔ)進(jìn)行了有限元模擬分析以及群樁非線性性能的參數(shù)影響分析，研究了墩頂水平荷載作用下，群樁基礎(chǔ)的破壞形態(tài)、變形能力、承載能力以及樁身內(nèi)力分布規(guī)律;并總結(jié)了影響參數(shù)的改變（墩高、樁徑、樁身配筋率、樁身配箍率）對群樁基礎(chǔ)的承載能力、位移延性系數(shù)以及樁身塑性鉸產(chǎn)生機制、發(fā)展歷程的影響規(guī)律。
　　(4)對橋墩—樁基礎(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)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(gòu)造方法以及相應(yīng)性能點的求解方法;提出了考慮橋墩橫橋向剪切效應(yīng)的彎剪數(shù)值分析模型，模型中以彎曲彈簧模擬結(jié)構(gòu)的彎曲變形和極限承載力，剪切彈簧考慮結(jié)構(gòu)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(shù)據(jù)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(shù)的彈塑性需求譜及趙冠遠(yuǎn)Ry-u-Tn關(guān)系模型進(jìn)行了橋墩—樁基礎(chǔ)系統(tǒng)的能力譜法分析，能力譜

5、分析的結(jié)果與非線性時程分析的結(jié)果對比，誤差在允許范圍內(nèi)，驗證了本文提出的能力譜法對橋墩—樁基礎(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行目標(biāo)位移求解的準(zhǔn)確性。
　　(5)對橋墩—樁基礎(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行了基于延性的抗震性能分析。提出了橋墩—樁基礎(chǔ)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(chǔ)系統(tǒng)抗震性能的分析方法:對墩身破壞型結(jié)構(gòu)，以改進(jìn)的剛度退化模型和Park-Ang雙參數(shù)模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)的損傷計算，并提出了橋墩—樁基礎(chǔ)系統(tǒng)的破壞等級與損傷指數(shù)之間的量化關(guān)系;對基