分离式承台摇摆抗震和其有限元模拟.PDF

第３６卷第６期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 哈　 尔　 滨　 工　 程　 大　 学　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｖｏｌ．３６ №．６ ２０１５年６月　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｊｕｎ．２０１５ 分离式承台摇摆抗震及其有限元模拟 杨浩林，袁万城 （同济大学土木工程防灾国家重点实验室，上海２０００９２） 摘　 要：为了提供一种桥梁抗震的可选方案，根据摇摆抗震的基本思想，阐述了自复位分离式承台的构想，将传统桥梁桩 基础的承台一分为二，使承台上部能够在地震作用下摇摆，从而在基础部位隔断地震传播途径，达到减隔震的目的。 分 析了该抗震方法的抗震原理，阐释了该抗震方法可能采用的各种构造工艺与施工方式。 传统的摇摆抗震数值模拟技术 将摇摆接触面区域视为刚体，不考虑接触面的弹性变形，与实际情况不符，故采用了将摇摆区域（文中为承台）采用三维 实体有限元模拟的精细化建模方法，并与传统的建模方法进行对比。 分析表明：在现有的桥梁抗震设计技术与施工技术 支持下，分离式承台具有工程应用的可能性，在有限元模拟中，将摇摆区域视为刚体的做法会放大结构的位移响应，是一 种偏保守的做法。 关键词：分离式承台；摇摆抗震；自复位；抗震设计；桥梁 ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１００６⁃７０４３．２０１４０２０３５ 网络出版地址：ｈｔｔｐ：／ ／ ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ ｋｃｍｓ／ ｄｅｔａｉｌ／ ２３．１３９０．ｕ０８５１．００２．ｈｔｍｌ 中图分类号：Ｕ４４３．２５　 文献标志码：Ａ　 文章编号：１００６⁃７０４３（２０１５）０６⁃０７５９⁃０６ Ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ａｓｅｉｓｍｉｃ ｒｏｃｋｉｎｇ ｓｅｐａｒａｔｅｄ ｐｉｌｅ⁃ｃａｐ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ＹＡＮＧ Ｈａｏｌｉｎ，ＹＵＡＮ Ｗａｎｃｈｅｎｇ （Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｄｉｓａｓｔｅｒ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｏｎｇｊｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００９２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｐｒｏｐｏｓｅ ａｎ ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ ｓｅｉｓｍｉｃ ｓｔｒａｔｅｇｙ，ａ ｓｅｌｆ⁃ｃｅｎｔｅｒｉｎｇ ｓｅｐａｒａｔｅｄｐｉｌｅ⁃ｃａｐｔｈａｔ ｃｏｕｌｄｒｏｃｋｕｎｄｅｒ ｓｅｉｓ⁃ ｍｉｃ ｌｏａｄ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｃｕｔ ｏｆｆ ｔｈｅ ｐａｔｈ ａｔ ｔｈｅ ｂｏｔｔｏｍ ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｍｍｏｎ ｂｒｉｄｇｅｓ ｔｈａｔ ｅｎｅｒｇｙ ｗｏｕｌｄ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｔｈｉｓ ａｓｅｉｓｍｉｃ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｔｅｃｔｏｎｉｃ ｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｉｅｓ ｗｉｔｈ ｆｅａｓｉｂｌｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｒｅ ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｄ．Ｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｒｏｃｋｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｔｒｅａｔｅｄｔｈｅｒｏｃｋｉｎｇ ｃｏｎ⁃ ｔａｃｔ ｓｕｒｆａｃｅ，ｉ．ｅ．，ｔｈｅ ｒｏｃｋｉｎｇ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ａｓ ｒｉｇｉｄ ｂｏｄｙ，ｉｇｎｏｒｉｎｇ ｔｈｅ ｅｌａｓｔｉｃ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｎｏｔ ｑｕｉｔｅ ｔｈｅ ｃａｓｅ． Ｔｏ ｏｐｔｉｍｉｚｅ ｔｈｉｓ ｉｓｓｕｅ，ａｎ ｅｌａｂｏｒａｔｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｏｃｋｉｎｇ ａｒｅａ （ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｔｈｅ ｃａｐ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａ⁃ ｐｅｒ） ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｂｙ ３⁃ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｓｏｌｉｄ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ａｎｄ ｔｈｅｎ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ． Ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｎ ｔ