国内外高桩码头抗震性能和设计方法研究进展Ⅲ斜桩和桩-上部结构连接的抗震性能.pdf

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1、第2期水利水运工程学报No．22017年4月HYDRO-SCIENCEANDENGINEERINGApr．2017DOI：10．16198／j．cnki．1009—640X．2017．02．003高树飞，贡金鑫，冯云芬．国内外高桩码头抗震性能和设计方法研究进展Ⅲ：斜桩和桩一上部结构连接的抗震性能[J]．水利水运工程学报，2017(2)：16-28．(GAOShufei，GONGJinxin，FENGYunfen．Advancesinresearchonseismicperformanceanddesignmethodsforpile．s

2、upposedwharvesPartllI：Seismicperformanceofbatterpilesandpile—superstructureconnections[J]．Hydro—ScienceandEngineering，2017(2)：16-28．(inChinese))国内外高桩码头抗震性能和设计方法研究进展Ⅲ：斜桩和桩一上部结构连接的抗震性能高树飞1，贡金鑫1，冯云芬2(1．大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室，辽宁大连116024；2．聊城大学建筑工程学院，山东聊城252059)摘要：通过对高桩码头震害的分析，

3、弄清了高桩码头破坏的主要原因。在此基础上，从高桩码头抗震设计方法、桩一土相互作用、斜桩和桩一上部结构连接的抗震性能等方面，介绍了国内外高桩码头抗震研究的进展，总结了这些研究成果在高桩码头抗震设计规范中的应用，指出了高桩码头抗震性能研究的不足及需要深入研究的问题，并就如何吸收国外高桩码头抗震的研究成果及修订抗震设计规范提出了建议。本文为系列论文第3部分，主要论述了斜桩和桩一上部结构连接的抗震性能。研究表明，斜桩的抗震性能存在较大争议，国外在桩一上部结构连接形式及隔震技术方面进行了大量理论和试验研究并在码头抗震设计中得到应用，我国在斜桩使用

4、和桩一上部结构连接等方面还需要继续深入研究。关键词：高桩码头；抗震设计；斜桩；桩一上部结构连接中图分类号：U656．1+13文献标志码：A文章编号：1009—640X(2017)02—0016—131斜桩抗震性能1．1斜桩的作用在高桩码头桩基中，直桩、斜桩和叉桩(成对布置的斜桩，在高桩码头中斜桩通常成对布置)均被广泛使用。斜桩通过轴向受压和受拉承受部分水平荷载，而不是仅仅通过受剪和受弯，因而比相同尺寸和埋置深度直桩的刚度大。对于需要承受较大水平荷载的结构，斜桩无疑可以提高结构的水平承载力，因此在桩基工程中应用广泛。很多学者对斜桩的水平承

5、载力¨。3J，抗拔承载力HJ，p-y曲线¨j，t-z曲线。51和Q-z曲线口1进行了研究，研究表明，斜桩的倾斜度对桩水平承载力有较大影响¨J，轴向恒荷载对倾斜群桩水平承载力的影响取决于桩基布置、桩的斜度和土的密实度。其中Komatsu等旧。采用容许速度场法推导了地震作用下斜桩的水平承载力计算式，并将计算结果与试验结果进行了对比，符合较好。由于斜桩的水平承载力较高，而高桩码头在运营中需要足够的水平刚度承受船舶荷载，因而一般会在轨道梁下方设置叉桩以承受门机荷载(竖向荷载)以及船舶荷载(水平荷载)，叉桩能较为有效地控制码头的位移并减少直桩数目

6、进而降低建造成本，从此角度看，叉桩的使用合理且有效。部分研究者∞。1开展了运营荷载(船舶荷载和堆载等)下叉桩内力研究，分析了叉桩桩顶受力的变化规律和最不利工况。1．2斜桩码头的地震反应1．2．1地震中较差的性能表现和规范对斜桩的考虑如专题(I)所述，在历次地震中叉桩的表现较差，如收稿日期：2015-07-16基金项目：交通运输部项目“强震区港口工程结构抗震设计研究”(JTSBD201302130)作者简介：高树飞(1989一)，男，安徽蚌埠人，博士研究生，主要从事港口工程结构设计与抗震研究。E—mail：gaosfl989@qq．cor

7、n第2期高树飞，等：国内外高桩码头抗震性能和设计方法研究进展Ⅲ：斜桩和桩一上部结构连接的抗震性能171989年LomaPrieta地震中Oakland港第七街码头的叉桩出现大量破坏，而采用全直桩的Howard码头并未出现大的破坏，故相对而言叉桩的抗震性能不如直桩"J。因此，直桩被认为是一种简单、有效地承受地震荷载的构件。不仅在高桩码头中，在其他结构的桩基础中，斜桩在地震中的表现也不令人满意，如1991年7．5级的CostaRica地震中，RioBanano桥的斜桩遭受弯曲和剪切破坏，而直桩的破坏较少[9J。正由于在地震中斜桩的糟糕表现，

8、因而许多规范禁止或限制使用斜桩抵抗地震作用，如法国抗震规范AFPS[10I，欧洲规范8¨“，POLA，POLB和ASCE／COPRI61—14等。其中POLA和POLB均禁止在未经港口方事先批准的情况下在新