桩基础桥墩抗震设计方法的提出背景（试验及理论分析）.ppt

客运专线桥梁抗震设计关键问题的研究总报告 兰州交通大学 陈兴冲 2008年 12月 29日 概 况 1 研究目的 我国客运专线桥梁大多采用刚度很大的重力式桥墩。 在小震时保持基础弹性的设计是可行的。 在大地震时桥墩往往不屈服（尤其是横向），使得传到基础的地震力很大，给基础的设计造成了困难。 在大震时也要求基础保持弹性显然标准过高，造成极大的浪费。 需要研究考虑基础塑性的设计方法。 2 研究内容及研究报告 合同中规定的主要研究内容为： （1）研究客运专线铁路桥梁地震作用下的反应特性、破坏模式和检算方法。 （2）对墩身和基础的协调设计问题进行研究，提出合理的抗震设计参数和横向构造措施。 （3）研究地震激励下常用桥墩的破坏模式，提出延性抗震设计的技术参数和构造措施。 课题组将研究内容分解为六个专题，各专题完成后撰写了相应的研究报告如下： 研究报告之一：《桥墩破坏模式及滞回特性的试验研究》 研究报告之二：《静力弹塑性设计方法研究》 研究报告之三：《桥墩抗震设计方法研究》 研究报告之四：《桥梁桩基础抗震设计方法研究》 研究报告之五：《桥墩基础（地基）滞回特性的有限元分析》 研究报告之六：《客运专线桥梁延性抗震设计》 （北京交通大学） 在上述专题报告的基础上，对主要研究内容进行了归纳和总结，撰写了《客运专线桥梁抗震设计关键问题的研究总报告》。 为便于设计单位在设计中参考，将各研究报告中提出的设计方法、流程及算例以简明扼要的方式进行汇编，编制了《客运专线桥梁抗震设计指南》。 研究报告之一 桥墩破坏模式及滞回特性的试验研究概要 主要内容 1 引言 2 桥墩水平单调荷载室内模型试验 3 模型试验结果分析 4 模型试验小结 5 现场试验 桥墩破坏模式及滞回特性的试验研究概要 1 引言 试验目的: (1) 桩基础的破坏模式； (2) 桩基础的滞回特性及计算模型。 2 桥墩水平单调荷载室内模型试验 2.1 桩基桥墩模型设计 试验模型分为四个： 一个普通单线桥墩，编号为模型1。 三个客专桥墩，编号为模型2A、模型2B、模型3。 2 桥墩水平单调荷载室内模型试验 2.1 桩基桥墩模型设计 2 桥墩水平单调荷载室内模型试验 2.1 桩基桥墩模型设计 模型比例：模型1采用1:6比例模型，模型2、3采用1:5比例模型。 2 桥墩水平单调荷载室内模型试验 2.2 试验加载装置 横向及竖向加载系统 2 桥墩水平单调荷载室内模型试验 2.2 试验加载装置 横向及竖向加载系统 2 桥墩水平单调荷载室内模型试验 3 模型试验结果分析 3.1 破坏模式 3 模型试验结果分析 3.2 滞回曲线 模型1 3 模型试验结果分析 3.2 滞回曲线 模型2B 3 模型试验结果分析 3.2 滞回曲线 模型3 3 模型试验结果分析 3.3 试验结果分析 试验模型的滞回特性及模型化 3 模型试验结果分析 3.3 试验结果分析 耗能能力 用半周滞回环的面积来定义等效粘滞阻尼系数，可得： 3 模型试验结果分析 3.3 桩基应力曲线 目的：确定桩身应力控制截面，为塑性铰区配筋提供依据。 3 模型试验结果分析 3.3 桩基应力曲线 4 模型试验小结 （1）桩基桥墩在墩顶水平反复荷载作用下，荷载-位移关系可采用克拉夫（Clough）模型来模拟。 （2）桩身最大应力发生在承台下3～4倍桩径处。 （3）模型1（4根桩，单线）桩基础的破坏模式为：地基土开裂，桩身开裂。 （4）模型2、3（8根桩，双线）桩基础的破坏模式为：地基土开裂，桩身未破坏。 （5）模型设计、制作及试验方法可恭桩基础抗震研究参考。 5 现场试验 5.1 试验概况 天兰线王家滩一号渭河大桥。修建于1951年，由于洪水冲刷影响，改线后而废弃。 5 现场试验 5.1 试验概况 测试内容为： (1) 墩身位移 (2) 墩身应力 5 现场试验 5.1 试验概况 5 现场试验 5.2 试验结果 5 现场试验 5.2 试验结果 钢绞线拉力为800kN时墩身位移测试曲线如下： 5.3 现场试验小结 （1）对既有桥墩的抗震能力评估，必须要经现场试验，取得实际材料数据后，才能获得可靠的评估结果。 （2）本次试验为现场实桥水平加载试验积累经验。 研究报告之五 桥墩基础（地基）滞回特性的有限元分析概要 主要内容 1 引言 2 计算模型 3 计算结果及分析 4 实际桥梁算例 5 集中参数法数值模拟 6 小结 桥墩基础（地基）滞回特性的有限元分析概要 1 引言 目的：通过与试验比较，确定理论分析模型，为实桥分析奠定基础。 2 计算模型 3 计算结果及分析 3 计算结果及分析 3 计算结果及分析 3