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加固桩基参数变化对既有桥梁地震响应影响的研究
| 论文题名： | 加固桩基参数变化对既有桥梁地震响应影响的研究 |
| 关键词： | 桥梁结构;河床冲刷;桩基加固;地震响应;屈服弯矩 |
| 摘要： | 桥梁作为交通运输通道上的重要建筑物，其灾害研究一直受到人们的关注。随着研究的不断深入，对桥梁受灾害影响的研究，也从考虑单个灾害因素延伸到了同时考虑多个灾害因素。其中，对于考虑河床受到冲刷后，桩基进行加固对桥梁结构的地震响应影响情况是此类研究的一个重要方面。地震动通过基础向结构传递地震作用，而河床冲刷又导致桥梁基础的环境发生变化，改变了边界约束条件，进而对桥梁的地震响应产生影响。针对这类同时考虑冲刷和地震的问题，本文在考虑河床被冲刷的条件下，研究桩基外露破损进行新增桩基加固设计中，不同的桩基设计参数对桥梁结构地震响应的影响，做了如下工作： (1)介绍了地震和冲刷两种灾害对桥梁的危害，多灾害设计中同时考虑地震和冲刷两个因素的研究现状。阐述了桥梁常用抗震分析方法的特点及适用范围，以及桩-土共同作用。 (2)以某双柱式桥墩公路桥梁因河床受冲刷导致桩基外露破损，采用增设“桩基+承台”的方法进行加固的项目为工程背景，采用Midas/civil2019有限元软件，建立桩基参数不同的有限元模型。研究在河床冲刷条件下，增设加固桩基的桩基数量、桩基直径、桩基间距变化对桥梁自振频率和地震响应的影响。 (3)采用多重Ritz向量法对各研究方案的有限元模型进行动力特性分析，并查看所有模型的前10阶模态自振频率结果。研究分析在考虑河床冲刷条件下，增设加固桩基的数量、桩径以及桩距的变化对桥梁自振频率的影响。 (4)在自振频率分析结果的基础上，采用反应谱分析法，对桥梁模型分别施加横桥向和顺桥向的E1、E2地震作用。在桥墩和桩基上共选取四处关键截面，研究分析在考虑河床冲刷条件下，增设加固桩基的桩数、桩径的变化对桥梁结构地震作用下的内力及位移的影响。 (5)采用时程分析法，对桥梁有限元模型进行了地震响应计算。根据时程分析结果，分析在考虑河床受冲刷的条件下，增设加固桩基的桩数和桩径的变化对桥梁的内力及位移的影响。将时程分析结果与反应谱分析结果比较，发现时程分析结果与反应谱法规律基本一致，但地震响应的数值偏大，时程分析不应被忽略。 (6)论文的研究结果表明，对于双柱式桥墩的桥梁，在考虑河床冲刷导致桩基外露受损时，采用增设“桩基+承台”加固方案，桩基参数变化对桥梁结构的地震响应有不同程度的影响，新增桩的数量的影响最大，其次是桩径的大小。当采用此类加固设计时，建议应优先考虑桩数多、桩径相同且桩径相对较小的结构方案，尽量避免采用桩径不相同的设计。此外还需注意提高桩顶处抵抗横桥向屈服弯矩的能力。 |
| 作者： | 廖红宇 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 李丽 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西华大学 |
| 学位年度： | 2020 |
| 正文语种： | 中文 |
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