液化及軟土地基上橋梁樁基礎(chǔ)抗震設(shè)計方法

1 研究背景

1．1 項目概況

1．1．1 項目背景

1．1．2 自然條件

1．2 研究意義

1．3 研究現(xiàn)狀

1．4 依托工程及工程地質(zhì)條件

1．5 研究內(nèi)容

2 基于BNWF的樁一土共同作用理論模型與參數(shù)分析

2．1 概述

2．2 理論模型

2．3 分析模型

2．3．1 有限元建模

2．3．2 黏性土的p-y曲線

2．3．3 砂土的p-y曲線

2．3．4 t-z和q-z曲線

2．4 參數(shù)分析結(jié)果

2．4．1 黏性土分析

2．4．2 砂土分析

2．5 單樁p-y曲線法的實測驗證

2．6 群樁效應(yīng)分析

2．6．1 理論基礎(chǔ)

2．6．2 群樁效應(yīng)的p-y曲線法驗證

2．7 小結(jié)

3 軟弱及液化土層對p-y曲線的修正及參數(shù)對比分析

3．1 概述

3．2 基本假設(shè)

3．3 理論模型與分析的一般步驟

3．3．1 理論模型

3．3．2 一般步驟

3．4 對比分析模型

3．4．1 有限元建模

3．4．2 分析工況

3．5 參數(shù)分析結(jié)果

3．5．1 樁徑的影響對比分析

3．5．2 液化土層厚度的影響對比分析

3．5．3 液化土層埋深的影響對比分析

3．6 小結(jié)

4 地震作用下樁一土一橋梁結(jié)構(gòu)相互作用效應(yīng)及樁基優(yōu)化設(shè)計分析

4．1 概述

4．2 橋例及有限元建模

4．2．1 橋例概況

4．2．2 有限元模型

4．2．3 地震動輸入

4．3 分析工況及參數(shù)

4．4 簡化模型結(jié)果對比

4．4．1 橋梁結(jié)構(gòu)動力特性對比

4．4．2 墩柱地震響應(yīng)對比

4．4．3 樁基地震響應(yīng)對比

4．5 結(jié)構(gòu)抗震性能評價及樁基優(yōu)化分析

4．5．1 截面軸力一彎矩一曲率分析

4．5．2 典型橋例抗震性能評價

4．5．3 典型橋例樁基優(yōu)化分析

4．6 小結(jié)

5 總結(jié)與結(jié)論

參考文獻(xiàn)2100433B

《液化及軟土地基上橋梁樁基礎(chǔ)抗震設(shè)計方法》為安徽省交通科技進(jìn)步計劃項目《液化及軟土地基上橋梁樁基礎(chǔ)抗震設(shè)計方法研究》的結(jié)題成果。書中通過敏感性分析獲得對地震作用下樁-土相互作用具有顯著影響的敏感因子，并基于巖土工程經(jīng)典理論，建立了一種新的液化及軟土地基上橋梁樁基礎(chǔ)抗震設(shè)計方法，即修正的p-y曲線法，能夠有效提高橋梁抗震設(shè)計的有效性和精確性，對橋梁抗震設(shè)計起到重要的借鑒和指導(dǎo)作用，也是對國家現(xiàn)行橋梁抗震設(shè)計規(guī)范的有益補充，具有重要的理論意義和實用價值。

土體液化導(dǎo)致的樁基橋梁地震震害非常常見。我國地震多發(fā)，而橋梁眾多的沿海地區(qū)地震烈度高，又存在大量可液化地帶，砂土液化對橋梁抗震安全性的影響不容忽視。國內(nèi)外對液化場地中樁-土相互作用已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究，但對于橋梁的抗震設(shè)計，研究成果還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。本項目的目標(biāo)是考慮液化產(chǎn)生的地面大變形影響，揭示液化場地樁基橋梁的地震破壞機理，并建立抗震設(shè)計方法。主要研究內(nèi)容有：1) 考慮液化大變形，分析液化對樁基、橋梁上部結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的影響，總結(jié)液化場地樁基橋梁的地震反應(yīng)特性； 2）考慮液化大變形，進(jìn)行液化場地樁基橋梁單墩模型振動臺試驗，研究樁基地震破壞機理并驗證理論計算模型；3）解決液化場地樁土慣性相互作用和幾何相互作用的簡化計算及組合方法，建立液化場地樁基橋梁地震反應(yīng)的簡化分析方法；4）進(jìn)行液化場地樁基橋墩系統(tǒng)Pushover分析，研究地震破壞機理以及地震變形能力，提出液化場地樁基橋梁的抗震驗算指標(biāo)。

近數(shù)十年來，由于地震引發(fā)的砂土液化所導(dǎo)致的橋梁結(jié)構(gòu)損毀的震害在全球范圍內(nèi)屢有報道，而我國橋梁眾多，且多數(shù)處于地震烈度較高的沿江沿海地區(qū)，存在大量可液化地帶，故而砂土液化對橋梁抗震安全性的影響不容忽視。國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)對液化場地中土體液化機理和樁-土相互作用進(jìn)行了大量的研究，但對于橋梁結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計，研究成果還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。本項目的目標(biāo)是考慮液化產(chǎn)生的地面大變形影響，揭示液化場地樁基橋梁的地震破壞機理，并建立抗震設(shè)計方法。圍繞這樣的研究目標(biāo)，課題組采用理論分析結(jié)合試驗研究的方法開展了如下研究：首先，提出了可考慮液化土層局部剪切變形特性的二維場地、三維結(jié)構(gòu)的多尺度有限元模型，并采用國外離心機試驗驗證了數(shù)值模型。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了液化場地樁基橋梁地震反應(yīng)的參數(shù)敏感性分析。根據(jù)分析結(jié)果，選取高敏感性參數(shù)，進(jìn)行了振動臺試驗的設(shè)計，通過試驗結(jié)果，揭示了液化場地樁基橋梁的地震破壞機理。而后，建立了能夠代表液化場地-樁基橋梁結(jié)構(gòu)的單墩簡化模型，并進(jìn)行大量的數(shù)值參數(shù)分析，總結(jié)地震反應(yīng)規(guī)律，并提出了簡化的抗震設(shè)計方法。最后，依托實際工程，建立了場地-全橋的有限元模型，研究了橋梁結(jié)構(gòu)各部件在液化場地的地震反應(yīng)特性，數(shù)值結(jié)果與實際震害相吻合。本項目的研究成果可為我國橋梁抗震設(shè)計規(guī)范的改進(jìn)提供有力的支持。 2100433B