李 麗,廖紅宇
(西華大學 土木建筑與環(huán)境學院,四川 成都 610039)
墩臺采用樁基礎的某公路橋梁,因河床受沖刷導致樁基外露,采用增設樁基法對其進行加固處理[1-3],在設計初期設計了兩種方案。另參考相關研究[4],根據(jù)《公路橋梁抗震設計細則》(JTG/TB02-01—2008)(以下簡稱“08細則”)[5],需對橋梁進行抗震設計,并且由于橋梁面臨沖刷問題,所以對比了兩個加固方案在沖刷條件下的地震響應情況。
本文采用Midas/Civil有限元分析軟件和時程分析法進行研究。結論對類似加固項目具有一定參考意義。
取該橋位于河道內(nèi)的4×30 m(5#~9#墩)一聯(lián)為研究對象,長120 m,寬15 m,該段上部結構采用先簡支后連續(xù)小箱梁,高1.6 m,支座為GYZ400×69型圓形板式橡膠支座,下部結構為雙柱式橋墩,基礎為樁基礎。根據(jù)地勘資料及“08細則”,該橋區(qū)場地類別為二類,地震烈度為Ⅶ度,地震動峰值加速度為0.15 g,基本地震動加速度反應譜特征周期為0.4 s,抗震設防烈度為Ⅶ度。
加固方案采用新增“承臺+樁基”的方法,考慮橋位處的沖刷情況,建立模型時的沖刷深度,設置為目前河床下降20 m。
方案1:2根樁基+承臺,兩個樁樁徑均為2.5 m,如圖1所示。
圖1 方案1
方案2:3根樁基+承臺,中間樁樁徑為1.5 m,兩側樁樁徑為2 m,如圖2所示。
圖2 方案2
分析方法采用時程法,考慮E1地震作用,設計加速度峰值PGA為:
PGA=CiCsCdA
(1)
式中,Ci為抗震重要性系數(shù);Cs為場地系數(shù);Cd為阻尼調(diào)整系數(shù);A為水平向設計基本地震動加速度峰值。
根據(jù)“08細則”,本文Ci=0.43,Cs=1,Cd=1,A=0.15 g。地震動輸入選用EI-Centro地震波,原始設計加速度峰值為0.356 9 g,則水平PGA調(diào)整系數(shù)為0.180 7。豎向地震動加速度調(diào)整系數(shù)為水平的65%,即為0.117 5。
全橋使用梁單元模擬,忽略原有樁基,用雙線性彈簧單元模擬支座,根據(jù)《公路橋涵地基與基礎規(guī)范》(JTG D63—2007)[6],采用m法計算樁土作用效應[7]。
選取橋墩墩頂及墩底、樁基樁頂及沖刷處共4處截面,分別為截面Ⅰ、截面Ⅱ、截面Ⅲ及截面Ⅳ,分析其最大的內(nèi)力及位移。
統(tǒng)計結果見表1。
由表1可知,各截面處方案2的位移大于方案1;而軸力、剪力、彎矩均是方案1大于方案2,且在截面Ⅲ、Ⅳ處,方案1的數(shù)值接近方案2的2倍。
表1 結果統(tǒng)計表
1)在位移方面,方案1略優(yōu)于方案2。
2)在軸力、彎矩和剪力方面,方案2明顯優(yōu)于方案1。
3)綜合上述分析,在此加固設計的抗震設計中,應優(yōu)先考慮方案2。
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