孫殿國

（南通市市政工程設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，江蘇 南通 226000）

0 引言

近年來，我國交通基礎(chǔ)建設(shè)迅速發(fā)展。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋作為城市高架的主要結(jié)構(gòu)形式，需充分考慮地震對其結(jié)構(gòu)的影響。因此選取合理的結(jié)構(gòu)形式和必要抗震設(shè)計(jì)可以大大地減輕甚至避免震害的產(chǎn)生[1-3]。本文以某市機(jī)場大道35+50+35m 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋?yàn)檠芯繉ο?，利用有限元軟件MIDAS 建立了空間動(dòng)力彈塑性分析模型，研究不同的基礎(chǔ)形式及樁土作用的不同m 值對橋梁抗震性能的影響，為同類橋的建設(shè)、設(shè)計(jì)提供參考

1 模型建立

本橋動(dòng)力計(jì)算采用有限元軟件MIDAS2012 建立全橋三維空間有限元模型，主梁，墩、承臺(tái)以及樁均采用空間梁單元，對結(jié)構(gòu)的剛度、質(zhì)量、阻尼進(jìn)行了合理的等效，采用地震反應(yīng)譜分析法分析橋梁結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。主梁采用三維梁單元模擬，建模時(shí)考慮了二期荷載的影響，并將其換算成等效質(zhì)量加入主梁材料參數(shù)。對于樁基礎(chǔ)的模擬，采用考慮了樁-土相互作用的集中土彈簧模型。土彈簧的剛度根據(jù)樁基靜力設(shè)計(jì)方法即“m 法”來計(jì)算，m 是土抗力系數(shù)，根據(jù)已完成的橋址地質(zhì)情況報(bào)告的土層分布情況，并考慮動(dòng)力荷載對土有剛度強(qiáng)化作用[4-6]。本文在進(jìn)行樁土作用模擬時(shí)，只在樁身設(shè)置水平土彈簧，橫橋向和順橋向彈簧剛度取值一致，樁底直接固結(jié)。

圖1 （35+50+35）m 無樁基（墩底固結(jié)）連續(xù)梁有限元模型

圖2 （35+50+35）m 含樁基連續(xù)梁有限元模型

2 基礎(chǔ)形式不同及m 值的變化對橋梁地震響應(yīng)結(jié)果的影響

2.1 基礎(chǔ)形式不同及m 值的變化對自振頻率的影響

我們對墩底固接、勘探報(bào)告提供m 值、2 倍m 值、3 倍m 值下的自振頻率進(jìn)行了計(jì)算。

表1 自振頻率對比(rad/sec)

表中m 值為地勘報(bào)告提供值。表1可以得出，不同基礎(chǔ)形式對橋梁自振頻率的影響較大，樁土作用不同的m 值對自振頻率也有一定的影響。樁基礎(chǔ)模型較墩底固接模型自振頻率明顯減小，m 值越大自振頻率相應(yīng)增大。得出邊界條件剛度越大，結(jié)構(gòu)的自振頻率也越大。

2.2 基礎(chǔ)形式不同及m 值的變化對地震向作用下墩底內(nèi)力的影響

表2 順橋向地震作用下墩底內(nèi)力對比

順橋向地震力作用下基礎(chǔ)形式及不同的m 值對軸力基本無影響。彎矩值在墩底固接時(shí)最大，模擬樁基模型中彎矩值隨m 值的增大而增大。

表3 橫橋向地震作用下墩底內(nèi)力對比

橫橋向地震力作用下墩底固接時(shí)軸力值、彎矩值最大。模擬樁基模型中彎矩值隨m 值的增大而增大，但不很明顯。

2.3 基礎(chǔ)形式不同及m 值的變化對地震向作用下墩頂位移的影響

表4 墩頂位移(mm)

順橋向，橫橋向地震力作用下未墩底固接時(shí)的墩頂位移值最小，模擬樁基模型中墩頂位移隨m 值增大而減小，但不明顯。

3 結(jié)論

（1）考慮樁土相互作用與墩底固結(jié)相比，墩底內(nèi)力明顯減小，墩頂位移明顯增大?？梢娍紤]樁土相互作用是非常必要的。

（2）對比 m 取值情況，墩底截面的軸力、彎矩隨著 m 值的增大而增大，墩頂位移隨著 m 值的增大而減小，但變化很小。