可提離式群樁基礎抗震性能與損傷控制研究

《可提離式群樁基礎抗震性能與損傷控制研究》是依託同濟大學，由管仲國擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：可提離式群樁基礎抗震性能與損傷控制研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：管仲國
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

群樁基礎是我國橋樑工程中最常見的基礎類型，但其抗震能力相對較弱。汶川地震以後，新修訂的橋樑抗震設計規範提高了基礎的設防要求，給樁基礎的抗震設計帶來一定的困難。本項目基於擴大基礎考慮提離減震方面的相關成果，提出了可提離式樁基礎的解決方案。針對結構受力特點，重點圍繞提離減震機理、關鍵節點碰撞效應與損傷控制、以及結構減震效能三個主題開展研究。結合數值理論分析，重點開展有土體參與條件下的擬靜力模型試驗和振動台模型試驗，研究提離式樁基礎的合理滯回本構和連線節點碰撞效應分析模型，並確定模型參數的合理取值，進而建立提離式樁基礎的抗震性能合理力學分析模型。在此基礎上，結合典型橋式，分析提離式樁基礎對結構的自復位性能、動力傾覆穩定性以及地震易損性等方面的影響，評估提離式群樁基礎的抗震效能。

結題摘要

目前，結構抗震性能設計正由抗震減震向震後可恢復轉變，發展低損傷、自恢復的新型結構抗震體系是未來結構的重要發展方向。群樁基礎是橋樑工程中最常見的基礎類型，但抗震能力相對較弱，2008汶川地震以後，新修訂的橋樑抗震設計規範提高了基礎的設防要求，給樁基礎的抗震設計帶來一定的挑戰。為此，本項目提出了可提離式群樁基礎的新型結構體系，既可以形成搖擺減震機制，同時也是一種理想的低損傷、自恢復結構體系。開展大比例可提離式群樁基礎單墩橋樑結構模型和普通樁基礎橋樑模型的擬靜力試驗和振動台試驗，結果表明：可提離式群樁基礎橋樑具有明顯的旗幟形滯回特性，下部結構地震力降幅達50%以上，上部結構加速度降幅達30%，震後殘餘位移降幅達80%以上，結構具備低阻尼、低損傷、自恢復的特性。在此基礎上，結合數值有限元分析，建立並驗證了可提離式群樁基礎的合理靜動力分析模型。基於Abaqus精細化有限元模型，結合振動台模型試驗結構，評估了可提離式樁基礎樁頭與承台關鍵節點碰撞效應，提出降低樁頭與承台關鍵節點碰撞損傷的控制措施，改進了樁頭與承台關鍵連線節點構造設計。結果顯示：可提離式樁基礎在強震作用下的實際提離位移一般不超過6cm，節點碰撞對結構整體損傷無明顯影響，局部碰撞損傷可通過增加緩衝墊層加以避免。依託上海嘉閔高架橋標準段橋樑，通過廣泛的參數分析，系統評估了不同墩高、不同地震動特性、不同基礎布置方案以及多維多向地震作用下的可提離式群樁基礎橋樑地震回響特點，結果顯示，可提離式群樁基礎對高低墩狀況都可以顯著改善樁基的受力，降低樁基配筋，同時容許結構主體保持彈性工作狀態，降低結構震後修復需要。