液化场地重力式桥台震害模式及地震响应研究

发布时间：2019-07-18 09:02

【摘要】：地震液化区的桥台震害是桥梁结构的一种重要震害形式。以1976年唐山地震中发生震害的胜利桥为例,采用UWLC软件对胜利桥震害进行了数值模拟分析。研究液化场地重力式桥台的震害模式与地震响应,并将数值模拟结果与实际震害结果进行了对比验证;研究了桥台顶端侧向约束力和桥台底部液化层厚度对桥台震害模式的影响,并对桥台的两种不同地基处理措施的抗震效果进行了分析。研究结果表明:数值模拟结果与实际震害结果基本一致;梁的约束力对桥台的震害模式影响较大,进行桥台震害分析应考虑梁的约束力作用;桥台底部液化层厚度对桥台的震害模式影响不大。
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图片说明：东南，东西向跨越陡河，建成于1966年。1976年唐山大地震中，7．8级地震造成了该桥桥台向河心沿移、墩身倾斜等破坏性变化。地质概况:土质为第四纪沉积层。地表覆盖层为厚3～6m的硬塑亚粘土，以下为不同粒径、不同密度的砂土层及亚粘土或粘土层，接近覆盖层为松散细砂，为可液化土层。桥台及桥台上部结构:桥台高约为8m，底部宽约为3m，顶部1．5m。主梁为5孔11m(梁长10．8m)的装配式钢筋混凝土简支T型梁，每孔上部结构总重128t。桥面净宽为10m，两侧人行道各宽1．5m。下部结构:柱墩为三柱式单排单孔桩墩。胜利桥西桥台详细情况如图1所示。桥台震害:两岸桥台随岸坡土体向河心滑移，造成桥孔压缩。经实测两台帽前缘的边缘的间距，上游缩短374cm，下游缩短342cm，桥长平均缩短358cm。其中西桥台滑移距离为113cm。河岸滑移和砂土液化造成桥台不均匀沉降和倾斜。西桥台向后倾斜约为5°。综上所述，胜利桥的主要震害现象是:桥台滑移、桥孔压缩、桥墩倾斜、折断，上部结构纵向变位以至落梁。这些震害现象主要是由于地震液化区的地基变形、河岸滑坡所引起。图1胜利桥震害(单位:cm)Fig.1SeismicdamageofShengliBridge(unit:cm)第1期王海涛，等:液化场地重力式桥台震害模式及地震响应研究173
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图片说明：图2数值模型Fig．2Numericalmodel图3网格划分示意图Fig．3Schematicofmeshdivision3．3数值模拟与实际震害对比分析3．3．1桥台位移图4为数值模拟得到的桥台震后位移变化图。模拟结果显示桥台整体倾斜－1．5°，台顶水平移动0．33m，这与实际震害趋势一致(震害值分别为－5°34'和1．13m)。从桥台震后位移图还可以发现，台后20m和台前10m范围内地表发生严重沉降，并且由于考虑了梁的水平约束力的作用，桥台整体发生了严重的水平移动和向后倾斜，桥台底部土体同样发生了严重变形。对于模拟结果与实际震害不一致，可能有以下几个原因:(1)输入地震波的影响。本文用ElCentro波代替唐山地震波模拟胜利桥的震害。蔡晓光等［16］研究发现，由于土体的强非线性性质和波型的作用，即使不同地震波的峰值加速度相同，地震液化区的液化程度以及侧向位移也可能有很大不同。(2)复杂地质条件。因为桥台周围土层远比模拟的复杂，建立的模型可能与桥台实际所处环境存在误差。(3)其他因素的影响。Ghalandarzadeh等［17］认为影响挡土墙旋转的因素包括:挡土墙的重量，地震强度，地基土的刚度等。图4桥台震后位移变化图(t=30s)Fig．4Displacementvariationofabutmentafterearthquake(t=30s)第1期王海涛，，等:液化场地重力式桥台震害模式及地震响应研究175
【作者单位】：大连交通大学土木与安全工程学院;沈阳市市政工程设计研究院;大连海事大学道路与桥梁工程研究所;
【基金】：国家自然科学基金项目(51208073) 辽宁省博士启动基金项目(20121061) 交通部西部交通建设科技项目(2009318225100)
【分类号】：U442.55

【参考文献】