尹成,余钱华

(长沙理工大学 土木工程学院,湖南 长沙 410114)

地震荷载下大跨度连续刚构桥的响应比其他普通桥梁更复杂。在地震作用下,桥梁结构的桩土相互作用主要体现在两方面：一方面,考虑桩土相互作用后地基的柔性改变桥梁结构的动力特性；另一方面,考虑桩土相互作用,桥梁上部结构内力受到影响,同时这种影响效益值通过反馈作用改变地基运动频谱。建模分析时,如果忽略桩土相互作用,会导致模型与现实工程相差甚远,分析结果对桥梁设计与施工没有任何实际指导意义。该文通过工程实例建立嵌固模型与m法模型,对比分析桩土相互作用与直接固结桥墩底两种模型下桥梁结构的地震响应。

1 工程概况

湖南湘西自治州某大跨度连续刚构桥跨径组合为110 m＋235 m＋110 m,上部结构采用单箱单室箱形变截面,箱梁根部梁高14.59 m,跨中截面梁高5.59 m。箱梁顶板全宽9 m,双向横坡,坡度为2%(见图1)。桥墩采用双肢薄壁墩,内部空心,壁厚0.75 m,截面呈矩形,长6.8 m、宽3.2 m。墩身底部为变截面,上窄下宽,长9.8 m、宽3.2 m；承台高度为4.0 m,截面尺寸为16.6 m×13.8 m。基础采用4根挖孔灌注桩,直径为360 cm,桩基嵌入完整中风化岩层21.6 m以上。

图1 某大跨度连续刚构桥立面图(单位：m)

2 模型建立

2.1 嵌固模型

根据该桥相关资料,不考虑桩土相互作用,采用MIDAS/Civil 2015建立全桥模型。全桥采用空间梁单元模拟,墩顶与主梁的边界条件采用刚性连接,墩底直接固结,不考虑行波效应[见图2(a)]。

图2 桥梁有限元模型

2.2 m法模型

通过建立承台和桩基考虑桩土相互作用。……