桥梁抗震中地基与基础相互作用的分析方法

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1、!·工程结构·!桥梁抗震中地基与基础相互作用的分析方法夏志华（西南交通大学土木工程学院，四川成都(#""%#）!!【摘!要】!对桥梁抗震中，论述地基与基础相互作用及集中质量法在连续刚构桥抗震中的应用。!!【关键词】!桥梁抗震；!桩—土相互作用；!质弹阻模型7!!【中图分类号】6&&$.’’!!【文献标识码】8!!【文章编号】#"")9*/*%（$""%）"&9""’(9"#!!桥梁最常用的基础形式是建于软弱土层中的桩基础。桩决泥泽地上大桥动力分析问题时提出来的，其基本方法是将一土一结构动力相互作用使结构的动力特

2、性、阻尼和地震反桥梁上部结构多质点体系和桩一土一结构的多质点体系联合应发生改变，而忽略这种改变并不总是偏安全的。国内外许作为一个整体，来建立整体耦联的地震振动微分方程组进行多学者对桩一土一结构相互作用问题进行了很多研究，其分求解。关键在于将桩一土体系的质量按一定的厚度简化并集析模型和方法主要有：质弹阻模型，:;<,=>?模型，连续介质力中为一系列质点，离散成一理想化的参数系统，用弹簧和阻尼学模型；用来分析地基与基础相互作用问题的数值方法包括模拟土介质的动力性质，形成一个地下部分的多质点体系。有限元法、边界元法、

3、有限差分法、有限条法、离散元法、嫁接一般来说，这个方法可以考虑土介质的层理性、非线性、土阻法等等。其中，质弹阻模型（或称集中质量法）的应用具有一尼特性等。由于至今对土介质在动力条件下的非线性特性还定的优越性。这种将地基等价为质量一弹簧一阻尼系统的时缺乏足够的实验资料，在实际应用中，还是假定域方法，即集中质量法，被工程界广泛应用，具有很大的发展潜力。这里主要介绍集中质量法。［收稿日期］$""%9"%9#’集中质量法最初是由美国学者@·4><（#/(&）等在解［作者简介］夏志华（#/)#B）女，工程师，硕士

4、生。##############################################（接上页）!点"、#、$、%、&、’、(、)、*上作用有锚固力，!+!0&0&"##"（2）、"$$$$.%/(#"（2）+!$+!%+!&+!’+!(+!)+!*+**),-，所以：由（&）式计算各点的内力值，见表#。#"!!据上面所得3、&’".""/(%."(#")表#!各结点的内力值#"#$"%$$$/."(#"!%点号3（#,-01）3（%,-01）3%，可合理设计截面$)$*(+,#-+,%)"0%.$)

5、(#"%0%.$)(#"%尺寸和配置钢筋。!!#"."0#’.#*(#"%#""."#)("&"."#)("&)$".""."!"结"论$#.$(#"((-)$#&."*%(#"%%%0#’.#*(#"%"."!!本文利用有限差&)&.!’(#"(%&"."".""$)$&’%分法计算文克尔地基%/."(#"’"."0#’.#*(#"上弹性框架梁的弯曲**)(#"%(".""."&/!&%(%(%)0#’.#*(#"%"."问题。不但求得横梁0$$$*.*)(#""/."(#")*".""."的内力值，还求得纵

6、%则（%）式变为：’*.$(""0$(.’$"#-#%.$&"$$"."**)梁的内力值，求得内力后，不用修正内力值。由于求出了每个结点的两个方向结构和荷载对称，取#1&计算即可，所以仅有""、"#、"$上的弯矩值，从而使框架梁的设计更加合理和经济；有限等%个未知量，而"/、"#"、"##、"#$是虚结点，由边界条件给出差分法概念简单、明确，前后处理工作较少，表达式有一它们与界内点挠度的关系。按（%）式列出&个差分方程。定规律性，适用计算机程序化，更易于工程设计人员接受如#结点：0&""-’%"#0&."$"$

7、$"."**)和掌握。其余结点的差分方程略，用矩阵所得的线性方程组："参考文献’*.$(0$(.’$#%.$&é"ù"."**)[0&’%0&."$](êê"#úú$["."**)]［#］!2343汉斯著，吴肇之译3实用薄板理论［5］3人民交通出版社，"0*&(.)&ë"$û"."**)#/*$30&［$］!中国船舶工业总公司第九设计研究院3弹性地基梁及矩形板计!!解上式得：""$#/.$&(#"（2）、"#$#/.*((算［5］3国防工业出版社，#/*%3’(四川建筑!第"#卷$期!"%%#&’!·工程结构·

8、!土介质是线弹性的连续介质。其中，质弹阻模型又分为平面!!（(）连续梁、桥墩以及承台和桩基均采用梁单元模拟；杆系有限元模式、空间连续梁模式、空间刚架模式。（*）连续刚构的桥墩与梁之间的固接采用刚性单元；空间连续梁模式国内在桥梁桩基抗震研究中，一般的处（’）支座效果采用主从单元进行模拟；理方法是将桩视为弹性地基上的连续梁，而将桩群周围的土（+）桥墩承台底部和桩基与地基之间的基础采用弹簧单