考慮土、上部結構和橋臺相互作用的橋臺地震土壓力計算方法.pdf

1、近些年地震頻發(fā)，作為交通咽喉的橋梁結構如何保持良好的作用顯得尤為重要。大量地震災害研究資料表明，橋臺在地震作用下由于土壓力過大而破壞，進而引起橋梁倒塌喪失交通作用的情況十分明顯。但是目前國內(nèi)關于地震作用下橋臺受到的土壓力方面的研究還比較少，國內(nèi)常用的橋臺設計方法中地震土壓力的計算乃是采用擋土墻土壓力計算方法，然而橋臺的受力情況與擋土墻并不盡相同，因為橋臺的質(zhì)量和剛度顯然都比較大，而且作為上部結構的主要承重結構，在地震發(fā)生時還容易受到上部

2、結構的質(zhì)量和剛度的影響，并不像擋土墻等柔性結構在地震發(fā)生時變形較大。因此對于地震作用下橋臺受到的主動與被動土壓力的研究顯得尤為重要。本文在Coulomb土壓力理論的基礎上，結合圖解法求解土楔形體傾斜破裂角，推導考慮橋臺實際結構形式的橋臺土壓力計算方法，并采用ABAQUS有限元分析軟件對地震作用下橋臺所受土壓力進行數(shù)值模擬，進一步分析考慮上部結構的地震作用下橋臺所受到的土壓力，最后對所提出的計算方法中各個參數(shù)對于結果的影響進行探索研究。具

3、體內(nèi)容如下：
　?。?）以Coulomb土壓力理論為基礎，考慮梁波提出的橋臺臺背填土劃分形式，利用圖解法對土楔形體傾斜破裂角進行求解，得到土楔形體傾斜破裂角的結果，進一步得出針對橋臺的地震土壓力計算方法。
　?。?）利用ABAQUS有限元分析軟件建立地震作用下橋臺主動土壓力計算數(shù)值分析模型，并在該模型中施加大、中、小三種等級地震波，其峰值加速度分別為0.4g、0.2g、0.1g。分析地震作用下橋臺與土壤接觸面應力分布形式和大

4、小，以及作用在接觸面上的土壓力合力大小，并與理論計算結果進行對比。
　?。?）以現(xiàn)有橋梁設計圖為基礎，建立考慮上部結構與橋臺相互作用的橋臺地震主動土壓力數(shù)值分析模型，忽略橋墩對于上部結構的影響，建立單跨梁式橋數(shù)值分析模型，并對該模型施加峰值加速度為0.4g（大）、0.2g（中）、0.1g（?。┤N地震波。分析該條件下接觸面處應力分布情況，以及作用在接觸面上的土壓力合力大小，對不考慮上部結構作用的橋臺地震土壓力進行對比分析，得出上部

5、結構的存在對于橋臺地震土壓力的影響。
　?。?）對所提出的計算方法進行參數(shù)敏感性分析，分析各個參數(shù)變化對于土壓力計算值的影響。結果表明：隨著內(nèi)摩擦角(φ)的增大，主動土壓力計算系數(shù)逐漸減小，并且此趨勢越來越明顯。并且隨著外摩擦角(δ)的增大，主動土壓力系數(shù)也逐漸減??；當δ=φ/2~φ,這種趨勢并不明顯，然而當δ=0~φ/2,這種變化趨勢較為顯著。隨著臺背傾角的增大，土壓力系數(shù)漸減小。相對來說，內(nèi)摩擦角的影響程度更大一些。水平地震加

6、速度系數(shù)增大則主動土壓力系數(shù)增大，隨著內(nèi)摩擦角的增大，水平加速度變化對土壓力計算結果產(chǎn)生的影響逐漸減小。就以上參數(shù)來說，內(nèi)摩擦角的變化對于橋臺土壓力計算結果影響較大，水平地震系數(shù)變化對于計算結果的影響比內(nèi)摩擦角變化對計算結果的影響弱。
　?。?）總的來說，土壤內(nèi)摩擦角(φ)對于橋臺地震土壓力計算結果的影響要大于其他任何參數(shù)。同時，在本研究過程中發(fā)現(xiàn)，不考慮上部結構與橋臺的相互作用會大大低估橋臺在地震過程中受到的土壓力，降低幅度達到