冲刷深度对岷江3号桥墩桩抗震性能的影响分析

摘要

本文针对都江堰市岷江3号桥桩基严重冲刷状况以及“5.12”地震后的桥梁震害情况，采用数值模拟与振动台试验相结合的方法，对其不同冲刷深度和再次强震工况进行桥梁墩桩抗震性能分析，研究墩桩结构的动力响应特征及内力分布规律。主要内容如下:
　　(1)利用Midas Civil软件建立岷江3号桥全桥模型，研究冲刷前后桩土结构工况下的墩柱和桩基抗震性能以及16＃墩桩在不同冲刷深度下的承载力变化情况。得出以下主要结论:冲刷后主梁位移比冲刷前大，冲刷越严重的桩基相应主梁位移越大;冲刷后剪力总体大于冲刷前，冲刷后桩受到的最大轴力和弯矩均大于冲刷前，冲刷越严重的地方桩基所受弯矩越大。
　　(2)开展岷江3号桥振动台模型试验，揭示墩桩内力分布规律如下:同一冲刷深度下墩底弯矩随着加速的增大而增大;在同一加速度作用下，冲刷深度较小时，荷载是影响墩底弯矩变化的主要因素，且荷载越大弯矩越大;满载作用下，冲刷深度达到15cm(相当于桩长1/8)左右时，桩顶弯矩、轴力均达到最大值，极易造成桩顶破坏;冲刷深度继续加大，桩顶弯矩逐渐减小，桩身弯矩逐渐变大，墩顶弯矩不变而墩底弯矩逐渐减小。
　　(3)振动台试验墩桩的承载力变化情况与数值模拟结果大致吻合。墩顶、墩底轴力、墩顶弯矩受冲刷深度的影响不大，墩底弯矩受冲刷深度的影响较大。桩的最大弯矩将随着冲刷深度的增加沿桩身下移，弯矩最不利位置发生在冲刷线附近;桩基轴力随着冲刷深度的增大其轴力幅值也将增大且最大轴力位置也随着冲刷深度的增加沿桩身下移。
　　桩基冲刷深度加大会降低岷江3号桥墩桩的抗震性能，需要对其进行加固处理。通过本试验的研究分析为强震易发地区、受河流严重冲刷桥梁、加固桥梁等方面提供相关参考，结果可供相关工程借鉴。

目录

声明

摘要

1．1选题背景及研究意义

1．2国内外研究现状

1．2．1桥梁桩基冲刷的研究

1．2．2墩桩振动台试验研究

1．2．3桩基冲刷与地震作用耦合研究

1．3研究内容

1．3．1技术路线

1．3．2创新点

2．1引言

2．2工程概况

2．2．1工程介绍

2．2．2桥梁破坏现状

2．2．3主要技术标准

2．3模型建立及参数设置

2．3．1岷江3号桥有限元模型建立

2．3．2模型振动特性

2．3．3反应谱分析

2．3．4动态时程分析

2．4冲刷前桥梁墩桩地震反应分析

2．4．1未考虑强震作用现有冲刷工况下承载力分析

2．4．2考虑强震作用现有冲刷工况下地震反应分析

2．5冲刷后桥梁墩桩地震反应分析

2．5．1现有冲刷工况下桥梁桩柱抗震分析

2．5．2冲刷前后桥梁抗震性能对比分析

2．6桩基不同冲刷深度下桥梁墩桩地震反应分析

2．7本章小结

3．1引言

3．2振动台模型试验原理

3．3振动台模型设计

3．3．1振动台模型试验设备与场地

3．3．2试验模型设计

3．3．3振动台模型相似设计

3．4模型箱及其相应结构的设计和制备

3．4．1模型箱设计

3．4．2试验材料选取

3．5测点布置及量测

3．5．1试验测试仪器

3．5．2模型试验测点布置

3．6试验加载方案

3．7试验过程

3．7．1常规试验与模型试验

3．7．2模型试验关键技术与注意事项

3．8本章小结

4．1引言

4．2试验现象及结果分析

4．2．1试验现象

4．2．2加速度反应分析

4．2．3墩桩应变分析

4．2．4墩桩弯矩分布分析

4．2．5墩桩轴力分布分析

4．3数值模拟与振动台试验对比分析

4．4本章小结

5．1结论

5．2展望

参考文献

致谢

作者简历