萬貽平 李子運(yùn)

(1.江西省萬年縣建設(shè)局，江西 萬年 335500； 2.重慶科技學(xué)院基建處，重慶 401331)

下穿公路路基震動(dòng)荷載對(duì)橋梁穩(wěn)定性影響分析

萬貽平1李子運(yùn)2

(1.江西省萬年縣建設(shè)局，江西 萬年 335500； 2.重慶科技學(xué)院基建處，重慶 401331)

在實(shí)踐調(diào)研資料分析的基礎(chǔ)上，選取合適的路基震動(dòng)加速度，就某地一高架橋下穿公路路基的震動(dòng)作用對(duì)該橋的影響進(jìn)行了數(shù)值模擬分析，結(jié)果表明，按照下穿路基設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，該下穿路對(duì)橋梁的影響較小。

震動(dòng)，高速公路，橋梁，荷載

改革開放以來，我國大舉進(jìn)行城市化進(jìn)程，大力推進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，當(dāng)今城市建設(shè)中，高樓鱗次櫛比，城市立交，高架，軌道交通，地鐵，橋梁，隧道一系列工程陸續(xù)上馬，城市面貌日新月異。在此情況下，城市用地緊張成為一個(gè)日漸顯現(xiàn)且迫切有待解決的重要問題，在既有構(gòu)筑物附近或是周邊新建構(gòu)筑物的情況屢見不鮮，如既有橋梁下修建新的道路等。這種新修道路對(duì)已有高架橋安全、穩(wěn)定性的影響已成為當(dāng)今城市發(fā)展急需解決的重要關(guān)鍵技術(shù)問題之一。論文以某地?cái)M建道路下穿一特大橋?yàn)槔?，在調(diào)研、實(shí)地檢測(cè)以及數(shù)據(jù)分析等的基礎(chǔ)上，采用數(shù)值分析的方法對(duì)擬建道路施工及后續(xù)運(yùn)營過程中產(chǎn)生的震動(dòng)荷載對(duì)橋梁穩(wěn)定性影響進(jìn)行了分析，旨在為類似建筑的安全性評(píng)價(jià)提供參考依據(jù)。

1 計(jì)算模型及參數(shù)選取

計(jì)算模型中，忽略側(cè)墻和橋面構(gòu)造的剛度效應(yīng)，僅考慮某地特大橋下部道路車輛行駛荷載及施工過程震動(dòng)荷載對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)的影響。采用重慶大學(xué)購置的FLAC3D軟件建立有限差分模型。橋面與承臺(tái)各單元之間為固接，立柱與承臺(tái)以及巖基之間采用固接，拱圈節(jié)點(diǎn)為主節(jié)點(diǎn)。模型共15 017個(gè)單元，22 152個(gè)節(jié)點(diǎn)，其有限差分分析見圖1。

本次計(jì)算中巖土體采用摩爾庫侖本構(gòu)，橋梁采用彈性本構(gòu)，地層參數(shù)根據(jù)該大橋下部干線南段(K0+0～K2+548.924段)道路工程工程地質(zhì)勘察報(bào)告與設(shè)計(jì)資料見表1。

表1 巖土體及橋梁參數(shù)表

2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置及震動(dòng)波的輸入

由交通系統(tǒng)誘發(fā)的環(huán)境震動(dòng)是一種強(qiáng)度相對(duì)較弱(主要是相對(duì)于工廠和施工)，頻率較寬，同時(shí)持時(shí)較長的震動(dòng)。而公路交通的振源頻帶一般都在80 Hz以下。一般情況下由振源到測(cè)試地點(diǎn)都要通過地下土層的傳播。對(duì)于交通系統(tǒng)引起的震動(dòng)，土的應(yīng)變值一般為更小的數(shù)量級(jí)，因此，在土體中產(chǎn)生的震動(dòng)波屬于彈性波，加速度一般不超過0.1g。施工工程中產(chǎn)生的震動(dòng)也屬于環(huán)境震動(dòng)也是一種強(qiáng)度相對(duì)較弱的波，因此，采用0.1g的加速度波可滿足以上要求。

本次計(jì)算在橋梁的中心線部位布置了兩排監(jiān)測(cè)點(diǎn)，分別為JC1，JC2，JC3，JC4，JC5，JC6，其中，JC1，JC2，JC3用以監(jiān)測(cè)車載震動(dòng)過程中橋面的豎向加速度，JC4，JC5，JC6用以監(jiān)測(cè)震動(dòng)過程中橋面的水平加速度。監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置圖見圖2。震動(dòng)荷載引起的加速度波輸入見圖3。

3 計(jì)算結(jié)果

3.1 位移場(chǎng)分析

圖4為橋面在下部公路荷載震動(dòng)作用下的位移等值線圖，可以看出車載震動(dòng)下橋面兩側(cè)產(chǎn)生不同程度的沉降變形，最大值僅為0.189 mm，可見荷載對(duì)橋面的影響較小。

3.2 應(yīng)力場(chǎng)分析

橋下車載作用下，橋體最小、最大主應(yīng)力等值線分布圖見圖5，圖6(圖中拉應(yīng)力為正，壓應(yīng)力為負(fù))。

從圖5最小主應(yīng)力圖中可以看出在橋面連接部位出現(xiàn)了14 726 Pa的拉應(yīng)力，這是因?yàn)榻r(shí)連接處采用實(shí)體連接，而實(shí)際上連接處是分開的，因而，14 726 Pa的拉應(yīng)力本次計(jì)算可不予考慮。從圖6可以看出在靠近公路的兩根立柱出現(xiàn)了壓應(yīng)力集中，最大值為14 675 Pa。

3.3 震動(dòng)速度分析

圖7，圖8分別為各監(jiān)測(cè)點(diǎn)(JC1，JC3)加速度時(shí)程曲線圖。本次計(jì)算中設(shè)置了瑞雷阻尼，分別為0.05和1.5。表2為各監(jiān)測(cè)點(diǎn)加速度最大值的統(tǒng)計(jì)，可以看出JC2，JC3的豎向加速度較大，但未超出規(guī)范要求。

表2 各監(jiān)測(cè)點(diǎn)最大加速度統(tǒng)計(jì)表 cm/s2

4 結(jié)語

應(yīng)用數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)某特大橋擬建下穿公路路基震動(dòng)荷載作用下對(duì)大橋的安全影響進(jìn)行了分析，得到了路基震動(dòng)作用下橋梁橋面、橋墩等的位移場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)以及路面監(jiān)測(cè)點(diǎn)的震動(dòng)加速度時(shí)程曲線。結(jié)合規(guī)范得出，該特大橋下路面上行駛車輛施工過程產(chǎn)生的震動(dòng)荷載都相對(duì)較小，對(duì)橋梁的安全性影響較小。

[1] 建設(shè)部118號(hào)令，城市橋梁檢測(cè)和養(yǎng)護(hù)維修管理辦法[S].

[2] CJJ 99—2003，城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范[S].

[3] JTG H11—2004，公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范[S].

[4] JTG D60—2004，公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范[S].

Analysis on the influence of underpass highway sub-grade vibration dynamic load to bridge stability

Wan Yiping1Li Ziyun2

(1.JiangxiWannianConstructionBureau,Wannian335500,China;2.ConstructionDepartmentChongqingUniversityofScienceandTechnology,Chongqing401331,China)

Based on the practice investigation and data analysis, selecting the suitable sub-grade vibration acceleration, this paper made numerical simulation analysis on the influence of the vibration effect of a viaduct underpass highway sub-grade to the bridge, the results showed that, according to the design standard of underpass sub-grade, had little influence to underpass bridge.

vibration, highway, bridge, load

2015-01-15

萬貽平(1980- )，男，碩士，助理工程師

1009-6825(2015)09-0163-02

U441.2

A