桥台模拟方法对连续梁桥地震反应的影响

以一座三跨连续梁桥为例,根据是否考虑"上部结构—桥台—填土"相互作用和桥台强度贡献建立三种桥台模型,结合不同的地震动输入研究桥台模拟方法对连续梁桥纵向地震反应的影响。分析结果表明,"上部结构—桥台—填土"相互作用可能会对主梁位移和桥墩地震响应产生较大影响,但是否考虑桥台强度贡献对桥梁地震响应结果影响较小。     

桥台-土-结构相互作用对桥梁结构地震反应影响的研究进展

首先对国内历次重要地震中桥台震害特点和破坏机理进行综述,随后针对国内外学者对桥梁中常见的桥台-土-上部结构相互作用的理论与试验研究,从桥台抗震的分析方法、模型的建立以及结合试验研究所开展的参数分析等方面进行分析论述,总结各种数值分析模型和试验研究的特点和适用范围,阐述国内外对桥台抗震研究取得的成果和结论,并对未来桥台抗震的研究重点提供了研究建议。     

考虑土-结构相互作用的空间结构抗震研究现状及展望

目前大跨空间结构抗震研究的分析模型主要是基于刚性地基假设.为了更好地反映空间结构在地震作用下的反应性能,有必要把上部屋盖与下部支承结构以及下部地基作为一个整体建模分析.土结构相互作用在高层结构中研究得比较充分,空间结构研究土结构相互作用则较少.本文从土-结构相互作用模型、辐射阻尼以及地震动输入三方面对研究现状进行总结.考虑土-结构相互作用的空间结构抗震的深入研究将有助于空间结构的更合理的抗震设计.     

SSI效应对某中承式拱桥地震反应的影响

对上覆土层为60m的某主跨为85m,采用桩承墩基的钢管混凝土拱桥建立了三维有限元模型,地基土采用服从Drucker-prager屈服准则的弹塑性模型,并且采用接触对方法模拟土与桩侧面相互作用,得出了考虑土与结构动力相互作用效应的拱桥地震反应,并与不考虑相互作用的桥梁地震反应做了对比,得出了一些有益结论.     

桥台伸缩缝处的碰撞对地震反应的影响

连续梁桥在地震作用下,伸缩缝处发生碰撞而造成结构破坏。本文在建立考虑桥台与梁之间碰撞效应的简化刚体模型的基础上,采用有限元分析软件ANSYS对模型进行地震反应时程分析,研究了在考虑桥台与梁之间碰撞作用下,纵向地震作用时梁与梁伸缩缝处的碰撞效应。并分析了梁与桥台的碰撞对桥梁结构位移的影响,研究结果对类似的连续梁桥的抗震设计有一定的参考价值。     

土-结构相互作用下弦支穹顶结构动力性能分析

目前对弦支穹顶结构抗震计算一般基于刚性地基假定,但由于基础周围土体并非刚性,在地震作用下会产生变形。为研究弦支穹顶结构在地震作用下考虑土结构相互作用动力响应,建立跨度为92 m的弦支穹顶结构土-结构相互作用有限元模型。基于修正S-R(Sway-Rocking)方法的土体简化模型,分析土-结构相互作用下弦支穹顶结构的自振特性及地震响应特征。研究表明:考虑土-结构相互作用后,弦支穹顶结构的自振频率明显减小;在地震作用下,弦支穹顶上部网壳结构的杆件最大压应力和节点最大位移明显增大,而撑杆最大压应力和斜拉杆及环索的最大拉应力均有所减小。     

基于滑坡破坏模式的桥台位移耦合计算

地震作用下桥台永久变形大小是评价桥梁基础地震稳定性的一个重要指标。首先分析地震下桥台破坏特点,提出简化桥台滑坡破坏模式,在此基础上考虑土体强度衰减效应对桥台稳定性的影响,将桥台-土体地震动力响应分析与Newmark有限滑移计算方法相耦合,提出桥台滑移计算公式。然后将计算结果与R-E方法进行对比,结果表明:提出的计算模型能较好地反映桥台-土体的破坏特点,较充分地考虑地基土软化对桥台的稳定作用,以及在一定程度上考虑桥台-土体的地震动力响应特性;土体强度衰减对桥台-滑坡体的稳定性影响很大,在计算中不可忽视。     

高层建筑考虑土－结构相互作用的地震反应分析

基于地基基础刚性假设的设计方法不再被认为是偏于保守的设计方法,文章采用有限元软件ABAQUS,将桥梁抗震分析中应用的土柱模型用于高层建筑与地基土相互作用分析中,对两种不同高宽比的框架模型进行地震反应分析数值模拟,分别对比了考虑土与结构作用和不考虑相互作用下的楼层位移、层间位移角及楼层剪力,研究结果对结构抗震设计和安全使用提供科学依据。     

考虑土-结构相互作用的超高层结构地震非线性分析

目前,对于超高层结构进行动力弹塑性分析时,大多采用刚性地基假定,并忽略土-结构相互作用的影响。为了研究土-结构相互作用对超高层结构的影响,建立精细化的土体-地下室-上部结构三维非线性有限元模型,并对一栋高度366 m超高层塔楼进行了罕遇地震动力弹塑性分析。首先根据工程场地条件进行了一维等效线性化分析,以获取土层的地震反应。然后,利用波动法解决了在三维土层地震波动输入的问题,并验证了所采用方法的准确性。计算结果表明：与刚性地基假定相比,考虑土-结构相互作用会增加塔楼的自振周期;在预估的罕遇地震作用下,考虑土-结构相互作用后,塔楼的整体地震反应减小;塔楼层间位移角在低区增大,在高区减小,高区最大层间位移角减小,呈现变形向底部转移的趋势;塔楼高区墙体损伤减轻,结构整体刚度退化程度减小,同时基底剪力和倾覆弯矩降低;塔楼巨柱个别位置的内力增大,忽略土-结构相互作用的影响可能会导致设计结果偏于不安全;所提出的方法能够全面考虑场地土的影响,较为真实地模拟超高层结构的地震响应。     

上部结构刚度改变对桩-土-杆系结构动力相互作用的影响

采用改进的Penzien模型 ,利用研制开发的桩 -土 -杆系结构动力相互作用分析程序DIPSFSA ,对带支撑和不带支撑的钢框架均按刚性基础和考虑桩土参与作用两种情况进行地震反应分析 ,研究上部结构刚度改变对桩 -土 -结构动力相互作用的影响。结果表明 ,在Ⅲ、Ⅳ类场地土条件下 ,无论上部结构是否加设支撑 ,桩土参与共同工作对上部结构地震反应均有不容忽视的影响 ,且上部结构相对于地基的刚度越大 ,桩 -土 -上部结构之间的共同工作效果越明显。从而说明 ,软土地基上结构刚度越大 ,结构不一定越安全。     

汶川地震中道路边坡工程震害分析

 发生在山区的地震对边坡工程所造成的危害,在致灾机制和破坏形式方面具有鲜明的特征。结合汶川地震灾区道路边坡工程震害实例,分析路堑、路堤以及与桥隧相连的各类边坡及相应支挡结构的震害机制和破坏形式。锚索(杆)地梁或预应力锚索抗滑桩加固的边坡具有较好的抗震性能,其原因是这些结构已与坡体联接在一起而形成一个整体,在地震波作用下结构与坡体的位移和变形能够很好地协调一致。铺设土工格栅或施加加筋材料的路堤边坡工程具有较好的抗震性能,一般填筑路堤特别是高路堤,其抗震性能较差。根据沙土液化和软弱黏性土层震陷造成的震害实例,提出含水沙质地层路堤边坡应注意坡脚沙土液化造成的震害,应采取措施防止软弱黏性土层地基震陷造成路面破坏以及坡脚震陷造成的边坡失稳。山区隧道洞口边、仰坡的抗震设计应重视支挡结构的耐震性。建于坡体上的桥台、桥基和桥路过渡段的安全性与坡体稳定性直接相关,应切实加强这些结构所在边坡的抗震设计。对于依山傍水而建的顺河桥,相关边坡的失稳危害桥梁时,应对其采取抗震措施。目前公路、铁路工程抗震规范涉及边坡工程及支挡结构的内容极少,研究成果可为规范的修改和补充提供有益的参考。     

梁式桥防止地震碰撞及落梁装置与措施的研究进展

在强烈地震中,桥梁上部结构在伸缩缝处发生的碰撞能够引起上部结构的破坏,并影响到支座、墩身和基底的受力状态,在地震作用下的落梁现象也多有发生。本文综述了国内外在避免地震时桥梁之间的碰撞及防止落梁措施方面的研究进展,并且介绍了几种纵向连接装置的性能。对进一步研究提出了新的思路。     

基于离心模型试验的路桥变形耦合特性数值模拟研究

基于离心模型试验,采用有限差分仿真法建立路桥过渡段三维数值分析模型。通过数值模拟计算结果和离心模型试验结果的对比分析,证明了所建立的模型可合理预测路、桥台变形耦合特性。数值分析结果表明:①距台背不同位置过渡段路基面沉降均随过渡段地基处理程度的加强而减小,离台背距离越近,路基面的沉降坡度越大;②桥台沉降稳定后再填筑路基有利于减小桥台自身的水平位移及台背处的差异沉降值。填筑时应注意填筑速率,重点关注桥台及过渡段路基的整体稳定性和过度的不均匀下沉,防止地基因填土堆载发生滑动破坏及路基层状几何形态的变坏所引起的路基刚度的急剧下降;③不同地基处理程度情况下路桥衔接处均存在差异沉降,因此,有必要在桥头设置搭板将路桥交界处的台阶式跳跃沉降变成斜坡式连续沉降;④过渡段路基收敛沉降值与桥台的水平位移和倾角成正相关性,在数值计算的基础上提出了台后20m处过渡段路基收敛沉降值这一控制指标,并将台后过渡段填料的容许剪应变引入到过渡段设计中。     

复合支护下深基坑的变形破坏和支护结构

以某深基坑工程为研究对象,利用岩土数值分析FLAC 3D软件,建立三维数值分析模型,模拟开挖和支护实际工况,分析了双排微型桩复合土钉支护下基坑开挖过程中的变形破坏和支护结构受力演化特征。结果表明:坑壁水平位移总体上呈现基坑顶部小、基坑中下部大的形式,位移等值线呈鼓肚状;基坑基底隆起量较大,随着距基坑壁距离的减小而减小;基坑边坡竖向沉降较小,最大沉降量出现在支护结构之后;土钉轴力分布呈中间大、两端小的形式,离基坑底部越近,土钉的最大轴力点越靠近基坑开挖面,且随着开挖深度增加,土钉轴力初始增长迅速而后发展较为缓慢;前排微型桩弯矩大于后排,微型桩最大弯矩随着开挖深度的增加不断增大且不断下移,开挖完成后弯矩最大值位于基坑底部以下2 m深度处;基坑开挖及支护过程中监测点的位移时程曲线和塑性区分布区域说明基坑整体稳定性较好,但在坡顶后缘出现拉张塑性区,基坑壁浅表层和基坑底角部位出现剪切破坏区,在施工中应对其采取针对性措施进行保护;该研究成果对深基坑开挖过程中动态演化过程认识和变形破坏防治具有一定参考意义。     

Applied bearing pressure beneath a reinforced soil foundation used in a geosynthetic reinforced soil integrated bridge system

Geosynthetic reinforced soil integrated bridge system (GRS-IBS) design guidelines recommend the use of a reinforced soil foundation (RSF) to support the dead loads that are applied by the reinforced soil abutment and bridge superstructure, as well as any live loads that are applied by traffic on the bridge or abutment. The RSF is composed of high-quality granular fill material that is compacted and encapsulated within a geotextile fabric. Current GRS-IBS interim implementation design guidelines recommend the use of design methodologies for bearing capacity that are based around rigid foundation behavior, which yield a trapezoidal applied pressure distribution that is converted to a uniform applied pressure that acts over a reduced footing width for purposes of analysis. Recommended methods for determining the applied pressure distribution beneath the RSF for settlement analyses follow conventional methodologies for assessing the settlement of spread footings, which typically assume uniformly applied pressures beneath the base of the foundation that are distributed to the underlying soil layers in a fashion that can reasonably be modeled with an elastic-theory approach. Field data collected from an instrumented GRS-IBS that was constructed over a fine-grained soil foundation indicates that the RSF actually behaves in a fairly flexible way under load, yielding an applied pressure distribution that is not uniform or trapezoidal, and which is significantly different than what conventional GRS-IBS design methodologies assume. This paper consequently presents an empirical approach to determining the applied pressure distribution beneath the RSF in GRS-IBS construction. This empirical approach is a useful first step for researchers, as it draws important attention to this issue, and provides a framework for collecting meaningful field data on future projects which accurately capture real GRS-IBS foundation behavior.     

基于沉降控制的端承型复合桩基工程实践

 针对端承桩无法满足桩、土变形协调的特点,通过专门研制的变形调节装置,协调桩、土变形差,提出在桩顶设置变形调节装置的端承型复合桩基,实现地基土承担上部结构大部分荷载,仅通过少量端承型桩来控制建筑物沉降的目的,并进行工程实践。该工程地基土承载性能良好,天然地基承载力可以满足要求,但建筑物沉降过大,通过采用该方法使地基土承担上部结构55%的荷载,且沉降控制效果良好,取得了显著的经济效益和社会效益。通过对一系列现场测试数据的分析,验证本工程基于沉降控制的端承型复合桩基方案的合理性和有效性。该工程端承型复合桩基的设计思路与方法可供同类工程借鉴和参考。     

深厚软弱土层地铁车站深基坑施工对既有建筑物影响分析

地铁车站深基坑施工常导致周边建筑物变形过大。基于现场监测数据，研究深厚软弱土层地铁车站深基坑施工对既有建筑物的影响，分析地下连续墙水平变形、土体水平位移和建筑物变形规律。结果表明，地下连续墙水平位移和土体深层水平位移变形曲线呈“鱼腹状”；端头井处墙体和土体水平位移大于标准段；地表变形曲线呈“漏斗状”；地下连续墙施工对建筑物竖向位移影响较小；距离基坑较近处，建筑物变形表现为沉降，距离基坑较远处，建筑物变形表现为隆起，既有建筑物主要表现为向基坑内侧倾斜。     

设置不同材料的基础垫层减少建筑物差异沉降的理论与实践

本文提出一种设置不同材料基础垫层来减少建筑物差异沉降的方法,即在沉降小的区域设置易压缩材料垫层,以减小地基接触应力,在该区域欲增大其沉降量的部位下设置不易压缩材料垫块,以增加其附加应力,从而加大其沉降量。用有限元方法建立上部结构和基础计算模型,用分层线弹性地基模型计算地基土变形。通过上部结构-基础-地基共同作用分析获得地基土的变形值。文中给出一个实际工程例子,理论计算与现场实测值符合良好。     

软土地基刚性桩复合地基动力离心模型试验

采用离心机-振动台系统对饱和软土地基中连续地震作用下上部结构-性桩复合地基体系的抗震问题开展试验研究。试验分析了结构和基础模型在水平输入地震作用下的加速度、位移以及桩身应变等响应规律。结果表明,基础板与桩顶之间设置砂垫层利于削弱传递到上部结构的水平地震力作用,发生较大地震时能有效减小上部结构的加速度响应;地震结束时基础瞬时沉降随地震强度增加而增大,但震后长期再固结沉降随地震强度变化不大;受周围土体地震软化行为影响,群桩荷载分担比例在震后有所降低;桩身峰值弯矩沿桩长分布形式明显不同于传统桩基础,且弯矩峰值较常规桩基减小不少。     

考虑水—土—结构相互作用的深基坑支护的综合分析

采用有限元方法和经典方法分析一个深基坑支护,对分析结果进行比较。分析结果表明,经典计算是单方面的,没有考虑地下水,土体位移和支挡结构位移以及它们之间的相互作用。有限元方法协调地分析了以上各种因素的相互影响。计算结果表明地面沉降可能使得临近建筑物产生附加沉降,基坑土体隆起对于建筑物的沉降是有利的。