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桥梁群桩基础的抗震性能研究

鲁传安  
【摘要】: 群桩基础凭借承载力大、沉降量小、稳定性好等一些本身所具有的优点,经常被桥梁结构的基础采用,抗震性能相比其他基础有较好的表现。但是地震灾害调查表明,它仍然是地震中易损构件,所以迫切需要对其抗震性能深入详细地研究。为此,本文采用非线性静力推倒分析方法,基于非线性理论分析模型,对桥梁群桩基础的抗震性能影响因素及改善措施进行了分析,主要内容如下: (1)首先阐明了研究群桩基础抗震性能的分析方法:主要包括非线性静力推倒分析方法、非线性理论分析模型模拟方法、群桩基础的抗震性能指标定义。其中非线性理论分析模型模拟涉及桩身材料本构关系、桩身单元模拟、桩周土作用模拟三个方面。 (2)对非线性理论分析模型进行验证及参数分析。通过验证,表明本文采用的弹塑性纤维梁柱单元及p-y曲线法均具有合理性、正确性。分析群桩效应对群桩基础抗震性能产生的影响,可知群桩效应考虑与否及桩距与桩径比值都能产生较大影响,在实际分析中,应在模型中考虑群桩效应。此外还对土性参数的影响进行了分析,粘土为不排水抗剪强度和土体有效容重两个主要参数,砂土为摩擦角和土体有效容重两个主要参数,结果表明土性参数对群桩基础抗震性能有一定影响。 (3)建立两个典型的群桩基础非线性理论分析模型,考虑分别基于粘土地基和砂土地基两种情形,基于这两个模型探讨承台底受力状态对群桩基础抗震性能的影响规律。结果表明,随着承台底轴压力增大或者弯矩减小,群桩基础屈服和极限状态对应的侧向抗力与位移均变大,但是位移延性系数及抗力增大系数变化较小。再者,本文还进行了冲刷对群桩基础抗震性能的影响分析,也得出了一些有意义的结论。 (4)在前面分析研究的基础上,本文对改善群桩基础抗震性能的措施进行了初步探讨。主要包括设置斜桩、增加桩基配筋率、桩之间设置联结件三种方式。结果表明,它们均能在一定程度上改善群桩基础的抗震性能。


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