強(qiáng)地震條件下路基與橋臺的耦合動力響應(yīng)和破壞機(jī)制研究.pdf

1、我國是一個多地震的國家，地震對交通(公路、鐵路)基礎(chǔ)設(shè)施造成巨大的破壞和經(jīng)濟(jì)損失，直接影響災(zāi)后救援工作。橋頭過渡段是線路最為薄弱的部位之一，地震震后調(diào)查資料表明，橋頭地段的路基與橋臺破壞嚴(yán)重，其中路基與橋臺產(chǎn)生較大的永久變形是橋頭過渡段地震破壞的最主要特點。為探究路基與橋臺發(fā)生破壞的原因，揭示地震作用下路基與橋臺的動力響應(yīng)規(guī)律，提出合理的抗震設(shè)計方法，本文通過現(xiàn)場震害調(diào)查、理論計算、數(shù)值仿真等方法得到了強(qiáng)震下路基與橋臺的動力響應(yīng)規(guī)律與破

2、壞模式，提出了橋臺位移的理論計算公式與基于位移的橋臺抗震設(shè)計等成果，主要研究結(jié)論如下：
　　 1)初步獲得了路基與橋臺震害特點及破壞機(jī)理
　　 通過震后調(diào)查及資料調(diào)研，歸納了路基與橋臺的各種破壞類型，初步分析了路基與橋臺的破壞機(jī)理。得出了路基與橋臺破壞類型主要有過渡段路基的不均勻下沉錯臺、縱橫向開裂、隆起、塌陷、路基邊坡失穩(wěn)以及橋臺的滑移、傾斜、橫移錯開、臺身的剪切裂縫、斜拉裂縫、整體倒塌等。該研究成果為橋臺抗震研究提供

3、了分析素材及設(shè)計依據(jù)，是研究路基與橋臺地震分析的重要資料。
　　 2)建立了反映土體橋臺破壞特性的橋臺位移計算模型，初步推導(dǎo)出了考慮土體強(qiáng)度衰減特性的橋臺位移計算理論。
　　 首先分析了地震下路基橋臺破壞特點，提出了簡化橋臺滑坡破壞模式，在此基礎(chǔ)上考慮土體強(qiáng)度衰減效應(yīng)對橋臺穩(wěn)定性的影響，將橋臺-土體地震動力響應(yīng)分析與Newmark有限滑移計算方法相結(jié)合，提出了橋臺滑移計算公式。該研究成果把復(fù)雜的動力時程計算轉(zhuǎn)化為可以簡單

4、的手工計算，為基于位移的橋臺抗震計算奠定了基礎(chǔ)，便于推廣應(yīng)用。
　　 3)采用數(shù)值分析方法，建立了路基與橋臺的非線性三維耦合動力模型，分析了路基與橋臺的動力響應(yīng)規(guī)律以及路基與橋臺動力響應(yīng)的影響因素。
　　 考慮土體的非線性、強(qiáng)度衰減特性以及橋臺的滑移和轉(zhuǎn)動，建立了非線性三維耦合動力模型，并對路基與橋臺相互作用的動力響應(yīng)規(guī)律進(jìn)行分析。揭示了橋臺位移(包含滑動和轉(zhuǎn)動)與地震動強(qiáng)度、橋臺高度等因素的相互關(guān)系以及地震作用沿橋臺高

5、度的放大效應(yīng)特性。該研究成果能較好地反映地震作用下路基與橋臺的動力響應(yīng)，為建立路基與橋臺的理論計算模型提供很好的分析依據(jù)。
　　 4)采用非線性橋臺位移計算理論，初步提出了基于位移的橋臺抗震設(shè)計方法。
　　 采用已推導(dǎo)出的位移計算理論作為抗震計算方法，初步提出了可以根據(jù)臺后土屈服破壞判定標(biāo)準(zhǔn)、地基土屈服破壞判定標(biāo)準(zhǔn)、橋臺.梁體不發(fā)生碰撞判定標(biāo)準(zhǔn)以及工程經(jīng)驗法判定標(biāo)準(zhǔn)的基于位移的橋臺抗震設(shè)計。初步分析表明：根據(jù)地基土屈服破