圆端形实心墩地震最大响应研究

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1、圆端形实心墩地震最大响应研究　　摘要：圆端形实心墩是我国铁路主要采用的桥墩形式之一，研究它的地震最大响应具有十分重大的理论和实际应用意义。本文根据“小震不坏”的抗震设防要求，在不同的场地条件中，用弹塑性时程分析研究了常遇地震下实心墩构件不应屈服的情况，以及罕遇地震下实心墩的抗震设防要求是否可以满足“大震不倒”，可以进一步了解实心墩不同地震和场地条件下的抗震性能。关键词：土结相互作用；圆端形实心墩；弹塑性时程分析Abstract：SolidRoundEndPierisoneofthepiersoftherailwayismain

2、lyusedintheform,thelargeststudyofitsresponsetotheearthquakeofgreattheoreticalandpracticalsignificance.Accordingtothe“smallearthquake”ofseismicrequirements,conditionsindifferentvenues,withelastic-plastictimehistoryanalysisstudiedthesituationoftenencounteredearthquake

3、shouldyieldasolidpiercomponents,aswellasrarecaseofasolidpierseismicearthquakefortificationrequirementsaremeet.“earthquakedoesnotfall”,10youcanlearnmoreabouttheseismicperformanceofsolidpiersunderdifferentseismicandsiteconditions.Keyword：soilstructureinteraction;round

4、-endedsolidpier;timehistoryanalysis中图分类号：U433.22文献标识码：A圆端形实心墩是铁路桥梁主要的桥墩形式之一，然而它的缺点是截面配筋率一般较低，其变形性能较差，在地震中容易遭到破坏[1]。圆端形实心墩一般只配有少量的护面钢筋，其截面配筋率一般在l％以下，属于少筋混凝土结构。这种混凝土桥墩的变形性能较差，在地震中容易遭到破坏。场地运动引起了桥墩的位移，不同场地的土结相互作用对桥墩位移有不同的影响。本文出于研究目的，选取了常遇和罕遇的地震波对圆端形实心墩进行了弹塑性时程分析，寻求其破坏规律

5、，从而可以进一步了解地震作用下桥梁结构的性能。1、模型概况本文选取某铁路客运线上一简支梁桥为例，它位于7度地震区，墩高14m，截面为圆端形，如图1所示。采用扩大基础，分为三层，每层高度为1m，基础埋深为5m。桥梁上部结构为32+32m双线标准简支箱梁，墩顶与箱梁之间采用盆式橡胶支座固定连接，简化成等效质量直接作用在墩顶上，梁重82810t。墩身材料采用C30混凝土，弹性模量为，桥墩纵向钢筋采用128根Q335直径20mm的钢筋，箍筋采用直径为8mm的Q235钢筋，箍筋间距为16mm。纵筋配筋率为0.22%。基础材料采用C25号

6、混凝土。依据以上工程概况，本文分别建立了在线弹性和弹塑性时程分析的情况下，圆端形实心墩的结构分析模型，并在模型中以土弹簧的形式加入了柔性地基作用。图1圆端形实心墩的结构分析模型2、建立圆端形实心墩结构抗震分析模型2.1场地类别划分与地震波的选取我国《抗震规范》根据土层平均剪切波速和场地覆盖土层厚度，按表1将场地土划分为四类。本文研究的内容为规范中的II类场地的地震响应，故选取地震波时，按照第II类场地的剪切波速等信息选取。美国加州伯克利大学的太平洋地震工程研究中心(PEER)提供了强震记录数据库[2]，本文从中挑选了震级在里氏

7、6.5-7.5，震中距为30-150km，峰值加速度(PGA)在0.1-0.1510g之间的8条强震记录，作为圆端形实心墩在罕遇地震时弹塑性时程分析的地震动输入，如表2所示。考虑到地震波的频谱特征，本文对此地震波的下降点也作了响应的筛选，力求使地震波的下降点处于规范设计加速度反应谱的平台范围内，如图2所示。同时，也选取了一条平台范围外的地震波08作为参考。常遇地震则由本地震波加速度峰值调整后得到。本文将地震记录的加速度值按适当比例放大或缩小，使其峰值加速度等于事先所确定的地震加速度峰值。七度设防烈度下，常遇地震加速度峰值为35

8、gal，罕遇地震加速度峰值为225gal。表1桥梁工程场地类别划分平均剪切波速(m/s)场地类别IIIIIIIV0注：表中数据为场地覆盖土层厚度(m)表2时程分析选用的实际地震记录图2动力放大系数β谱(Ⅱ类场地)2.2塑性铰的位置与柔性地基模型桥梁结构在强震作用下会进入塑性，