第 46卷第 4期
2014年 8月
西安建筑科技大学学报 (自然科学版)
J．Xi’an Univ．ofArch．&Tech．rNatural Science Edition)
Vlo1．46 NO．4
Agu．2014
软 场 地 土 拓 宽 桥 梁 地 震 响 应 分 析
任 伟 ，盖 轶 婷 ，黄 亚 男
(1．长安大学旧桥检测与加固技术交通行业重点实验室，陕西 西安 710064；
2．中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西 西安 710075)
摘要：针对软土地区拓宽桥梁抗震研究的不足，以珠三角地区某一不等跨连续梁桥为工程背景，在考虑桩一土联合作用效应
的前提下，引入纤维模型弹塑性梁单元，利用有限元程序 Midas／Civil对旧桥模型、两种场地土条件下的拓宽桥梁模型进行
了弹塑性地震响应分析．研究了不同地震波输入方向结构关键位置的位移响应，结构塑性铰的出现时间、位置和破坏模式．研
究表明：软土场地拓宽模型的地震响应位移极值最大，约为砂土场地拓宽桥梁位移极值的 1．15倍；在分级纵、横向地震荷
载下，软土拓宽模型桥墩最早出现塑性铰，更容易发生破坏，且破坏时间更早．通过对比原桥模型和拓宽模型表明，结构拓
宽不利于抗震，建议今后对拓宽桥梁提高抗震验算要求．
关键词 ：桥梁工程；软土地区；桩-土联合作用；纤维模型弹塑性梁单元；地震响应
中图分类号：U44 文献标志码：A 文章编号 ：1006—7930(2014)04—0502—06
随着 我 国经 济建 设 的 飞速 发展 ， 日益增 长 的人 员 和 物 资流 动对 现 有道 路 的通 行 能 力 不 断提 出新 的要
求 ．为 了满 足迅 速增 长 的交通量 需 求 ，我 国每 年都 有大 批新 建公 路桥 梁投 入使 用 ．但 新 建工 程存在 投 资大 ，
征 地难 ，周期 长和对 环 境影 响大 等一 系列 问题 ，工作难 度相 当大 ．而对 原 有结构 进行 加 宽再利 用 ，回避 了
上 述矛 盾 ，体现 出 良好 的社 会经 济效 益 ， 因此在 我 国交通 基础 设施 建设 中被 广 泛采 用 ．
对于 我 国经济 发达 的广东珠 三角地 区 ，大量 公路 需要 扩建 或升 级 ，需 要对 原有桥 梁进 行 拓宽 改造 ．珠
三 角地 区有着 特殊 的地 质构造 一软土 ，而 我 国对 于软 土地 区公 路桥梁 的拓宽 、拼接 以及 拼接 后桥梁 的抗震 还
存在 着 明显 的不足 ，有待进 行专 门研 究¨ J．
在 实践 领 域 ，我 国现行 的 公路 桥梁 抗 震设 计细 则 (JTG／TB02—01—2008)主 要针 对 大跨 径规 则桥 梁进
行 抗震检 算 ．由于 大跨径 桥梁 拼接 拓 宽技术 风 险大 ，所 以 目前进 行真 正拼 接 的还主 要是 中小 跨径桥 梁 ．这
些桥 梁均 为 常规桥 型 ，所 以在 拼接 设计 阶段 很少 将抗 震 问题一 并考 虑 ，因此拓 宽后桥 梁 的地震 安全 问题 就
无 从保证 ．另 外 ， 目前对 新 旧结构 动力 响应 的机 理还很 模 糊 ，特 别是软 土地 区拓 宽 后的桥 梁 的动力 响应 是
否 有所 不 同 ，以及 其抗 震能 力 的评估 也处 于空 白状态 ．
针对 上 述 问题 ，并 结合软 土地 区典 型桥 梁 的结构 特点 ，本文 研 究 了拓 宽桥 梁计 算模 型 的建立 、抗震 性
能 评估 方法 等 ．并 用该 方法对 依托 工程 软土 地 区拓宽桥 梁 进行 了非 线性地 震 响应分 析 ，也 为今 后软 土地 区
桥 梁 的拓宽 抗震 设计 提供依 据 ．
1 桩 ．土 动 力 相 互 作 用 数 值 模 拟
本文 引入集 中质 量法 的思 路来进 行 分析研 究 ，该 方法 是将 桥梁 上部 结构 ，下部 结构 以及 场地 土作 为一
个 振 动联合 体 ，其 中桩 一土联 合 作 用是将 该体 系 的质量 简 化为 一系 列质 点 ，用土 弹簧 和介 质 阻尼 来模 拟桩 一
土 振动 效应 ]．土 弹簧 的模 拟是采 用“m”法确 定 土 的地 基 系数
软场地土拓宽桥梁地震响应分析（论文）.pdf
