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抗震型半整体桥中扩孔微型桩动力性能和耗能能力研究

王胜智  
【摘要】:无缝桥提高了行车舒适度并降低了后期维修费用,在多数发达国家得到了广泛的应用。近些年来我国也开始逐渐推广和应用无缝桥。无缝桥可分为整体桥和半整体桥。与整体桥相比,半整体桥可较为广泛应用于旧桥改造,更加适合我国国情。为提高半整体桥抗震性能,同时受微型桩具有一定耗能能力的启发,本文提出在该桥型台后搭板下设置带扩孔的微型桩,形成一种新型半整体桥,以期在通过桩-土相互作用来消耗部分地震能量。由于桥梁微型桩在国内应用时间不长,半整体桥中的扩孔微型桩还是新结构,扩孔微型桩-土动力相互作用规律认识较为有限。本文结合新型半整体桥项目,对扩孔微型桩进行振动台试验,研究扩孔微型桩动力性能、受力变形规律以及耗能能力,了解扩孔微型桩-土动力相互作用规律,并为扩孔微型桩具体设计及应用提供参考。主要工作和结论如下:首先,进行了振动台试验,处理了试验数据并给出相应程序。通过各测点加速度、位移反应时程曲线以及桩-土体系响应频率了解扩孔微型桩-土动力相互作用的动力响应和动力特性。结果表明:扩孔参数的改变对扩孔外部土体动力性能影响不大;桩顶峰值加速度和位移大于台面峰值加速度和位移;扩孔参数变化引起了桩-土体系频率改变,并导致桩顶最大惯性力的变化;惯性相互作用对桩身上部处扩孔微型桩-土动力相互作用有重要影响;扩孔后桩-土体系频率大体有所降低;扩孔材料为橡胶时桩-土体系频率小于扩孔材料为松砂时桩-土体系频率。其次,分析了扩孔参数对桩身峰值弯矩和位移的影响。结果表明:扩孔参数对扩孔微型桩变形模式和受力大致规律没有很大的改变;在考虑扩孔参数对桩身峰值弯矩和位移影响时,应注意桩-土体系频率与输入波频率关系;扩孔深度对桩身峰值位移和弯矩的影响较明显:随着扩孔深度的增加,桩身峰值位移和弯矩也增大,并且桩身峰值弯矩最大值点有向下移动的趋势,在设计时应该引起注意。最后,分析了扩孔参数对p-y滞回曲线影响,并计算耗能能力。结果表明:扩孔可增加微型桩-土动力相互作用的耗能能力;扩孔材料为橡胶时扩孔微型桩-土动力相互作用耗能能力明显大于扩孔材料为松砂时的耗能能力;本文研究的扩孔微型桩-土动力相互作用最多可耗散输入波能量的3.17%,有较好耗能能力。


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