桥梁桩基震害特点及其破坏机理

《桥梁桩基震害特点及其破坏机理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第4卷第2期震灾防御技术Vol.4,No.22009年6月TechnologyforEarthquakeDisasterPreventionJune.,2009王青桥，韦晓，王君杰，2009.桥梁桩基震害特点及其破坏机理.震灾防御技术，4（2）：167—173.桥梁桩基震害特点及其破坏机理1王青桥1)韦晓2)王君杰1)1）同济大学桥梁工程系，上海2000922）上海市地震局，上海200062摘要20世纪60年代以来，国内外发生了多次强震，如日本神户地震、日本新泻地震、台湾集集地震、美国洛马普列塔地震等。在这

2、些地震中大量的桥梁桩基遭到破坏，破坏形式复杂多样，如土体液化引起的桩基下沉、桩帽与承台的连接失效、桩基随土体侧移引起落梁等。本文总结概括了这些震害特点，详细讨论了非液化场地和液化场地上桥梁桩基的破坏模式，分析总结了桥梁桩基破坏机制。最后，结合桥梁工程结构特点，针对桥梁工程选址以及桩基抗震构造措施等方面简要提出了建设性建议。关键词：震害桥梁桩基液化破坏机理侧扩引言桩基础是一种历史较长且应用广泛的深基础型式，与其它型式的基础相比，能较好地适应复杂地质条件以及各种荷载情况，同时具有承载能力大、稳定性好、差异沉降小

3、等优点，因而被广泛应用于桥梁结构中。近30多年的震害经验表明，采用桩基的结构一般比无桩基的结构具有更好的抗震性能。但是，与上部结构震害相比，桩基震害的报道较少。究其原因，可能是由于桩基埋置于地下，震害不易发现，同时震后开挖检查资料很少，对桩基震害的了解认识往往只能从上部结构状态间接地反映与推测。由于土壤的非线性，理论上要准确模拟桩-土-结构相互作用仍然存在较大困难。所以桩基抗震一直是工程抗震设计中的难点之一。理论分析、震害实践和模型试验是指导工程抗震设计的主要途径。天然地震是一个最大的试验场，总结震害经验不

4、仅可以丰富对桥梁和桩基地震反应特点的认识，而且还可以有效指导今后的桩基桥梁抗震设计。本文结合上世纪60年代以来国内外主要强震中的桩基桥梁震害，总结分析桩基桥梁震害机理，以便更好地指导今后的桥梁桩基抗震设计。1桩基桥梁震害形式造成桥梁桩基震害的原因可能与诸多因素有关，如地震动水平、土体特性、桩-土相互1基金项目地震行业专项项目（200808021）、高烈度区大跨桥梁地震破坏预测与控制资助[收稿日期]2009-02-12[作者简介]王青桥，男，生于1984年。硕士研究生。主要从事桥梁抗震研究。Email:wei

5、hsiao@163.com168震灾防御技术4卷作用影响、设计桩基尺度大小等。从近30多年来国内外大量历史地震中的桩基桥梁震害来看，桩基震害机制复杂，其中土体位移和砂土液化是桩基震害的一个重要因素，另外，软土场地地震动放大效应以及桩基过大的变形是导致上部结构和桩基破坏的另一个重要因素。由于桩基深埋于地下，很多时候桩基的破坏不易被发现，一般通过震后开挖或者对桥墩结构的破坏形式来推测桩基的震害。通过近几十年来几次地震中桩基震害的调查和研究，一般可以将桩基桥梁震害分类简要地描述为下述形式（韦晓，1999；LeeB

6、enuska，1990；Bardet等，1997）：（1）土体液化引起桩体下沉，从而导致桥面及梁体毁坏。如1995年日本神户地震和1976年中国唐山地震等都有这种震害，如图1所示。（2）桩体未发生明显侧向移动或下沉，而桩体附近沿桩周产生众多密布的宽度不等的环带状裂缝。如1964年日本新泻地震和1976年中国唐山地震均有这种震害，如图2所示。（3）由于桩帽与承台连接构造措施设计不足，上部结构惯性力以及土体运动在桩帽位置发生剪切和弯曲破坏，承台与桩帽脱离。如1995年日本神户地震和1989年美国洛马普列塔地震中

7、一些桩基破坏属这种类型，如图3和图4所示。（4）桩基桥墩随土体位移引起上部结构落梁，这种震害形式最为常见，一般受断层影响较大。如日本神户地震和台湾集集地震中就有多座桥梁发生这种形式的破坏，如图5和图6所示。（5）由于岸坡土体向河心滑移，导致桥台扭转变形是引起桥台斜桩破坏的重要原因。如中国唐山地震中蓟运河上的一些桥梁震害就是这种形式，如图7所示。（6）桩基未深入稳定土层或设计长度不足，当地震发生时桩体下沉或发生侧向弯曲变形，导致桥墩变位，引起上部结构落梁或发生桩墩穿透桥面板。如1989年美国洛马普列塔地震中S

8、truveSlough桥的破坏，如图8所示。2非液化地基上的桩基震害桥梁桩基震害按土体是否液化可分为非液化地基上的桩基震害和液化地基上的桩基震害。非液化地基上的桩基震害一般比液化地基上的桩基震害少，其中桩基破坏模式主要可归纳为如下几点（杨克己等，2004）：（1）上部结构惯性力引起的破坏。震害部位主要体现在桩头和承台连接处及承台下的桩身上部，具体表现为压、拉、压剪等形式的破坏方式；（2）桩身在软土与硬土的分界面因