某橋梁兩種加固方案的地震響應對比研究

李 麗，廖紅宇

(西華大學 土木建筑與環境學院，四川 成都 610039)

0 前 言

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《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。

1 工程概況

取該橋位于河道內的4×30 m(5#～9#墩)一聯為研究對象，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。根據地勘資料及“08細則”，該橋區場地類別為二類，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。

2 加固方案及分析方法

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；Cs為場地系數；Cd為阻尼調整系數；A為水平向設計基本地震動加速度峰值。

根據“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調整系數為0.180 7。豎向地震動加速度調整系數為水平的65%，即為0.117 5。

3 模型建立

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《公路橋涵地基與基礎規范》(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，分析其最大的內力及位移。

4 數據處理與結果分析

統計結果見表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的數值接近方案2的2倍。

表1 結果統計表

5 結 論

1)在位移方面，方案1略優于方案2。

2)在軸力、彎矩和剪力方面，方案2明顯優于方案1。

3)綜合上述分析，在此加固設計的抗震設計中，應優先考慮方案2。

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