整体式斜交连续梁桥抗震性能

采用SAP2000软件建立了某整体式斜交连续梁桥的三维有限元模型,通过非线性时程分析,研究了整体式斜交连续梁桥在地震作用下的受力特性及抗震性能,并探究了跨数、斜交角、台后土密实度和墩高等主要结构及基础参数对该类桥梁地震响应的影响。研究结果表明:整体式斜交连续梁桥中震害变形主要集中于桥台桩,桩顶截面在峰值加速度为0.4g的地震作用下形成塑性铰时,墩顶支座无破坏,且桥墩几乎无损伤;桥台桩位移及纵桥向弯矩的最大值均位于桩顶,而横桥向弯矩最大值可能位于桩顶或桩身反向弯矩峰值处;随着跨数的增加,整体式斜交连续梁桥的地震响应尤其是墩顶支座剪切应变及桥面转角明显增大,当跨数由单跨增加到4跨时,地震响应均增加了1倍以上,墩顶支座剪切应变甚至增加近2倍;随着斜交角的增加,桩顶纵桥向位移、桩顶截面屈服面函数值及中跨转角明显增大,斜交角为60°时,桩顶纵桥向位移增加了3倍以上,斜交角为45°时,墩顶支座剪切应变最大;随着台后土密实度的增加,各构件纵桥向位移响应与墩顶支座的纵向剪切变形降低,桥台桩、桥墩纵桥向位移及墩顶支座纵向剪切变形分别减小了12.9%、9.3%和9.5%;随着墩高的增加,墩顶位移明显增加,而支座剪切应变明显降低,但桩顶位移及桩顶截面屈服面函数值几乎不变;当墩高从4 m增大到9 m时,墩顶漂移率增大了42.1%,墩顶支座剪切应变减小了57.5%。      

整体式斜交桥中桥台钢桩地震响应

采用有限元分析软件SAP2000建立了某整体式斜交桥的三维结构模型,通过离散非线性弹簧单元模拟桥台-台后土以及H型钢桩-桩周土的土-结构相互作用,通过一系列双向地震作用下的非线性时程分析,研究了桩的朝向、桩周土刚度及桩头转动刚度对整体式斜交桥中H型钢桩地震响应的影响规律。研究结果表明：双向地震作用下,H型钢桩的横桥向位移显著大于纵桥向,且受桩朝向的影响更为明显,强、弱轴弯矩均呈正反双向分布,屈服面函数最大值一般位于桩顶,另一峰值则位于桩身2～4 m埋深处;钢桩绕强轴弯曲布置时,桩顶纵桥向位移相比绕弱轴弯曲时降低18.2%,但横桥向位移增大47.7%,桩顶处绕强轴弯矩增加约3.9倍,桩身反向强轴弯矩峰值降低67.0%,桩顶处绕弱轴弯矩基本不变,桩身反向弱轴弯矩峰值增加约1.0倍;随着桩周土刚度的降低,桩顶纵、横桥向位移增大,桩顶屈服面函数值降低,而桩身屈服面函数峰值增加,桩身更不易保持弹性;当桩头采用柔性连接时,桩顶纵、横桥向位移均增大,桩顶屈服面函数值降低,有利于保护桩头,而桩身屈服面函数峰值增加,当桩头转动刚度过低时甚至可能大于桩顶刚度,导致桩身在罕遇地震作用下先进入塑性。