地震条件下桥梁基础优化设计.doc

地震条件下桥梁墩台优化设计：可靠度方法 文摘:本文重点介绍了受到地震作用下的状态时重力桥墩基础的性优化设计，提出了桥梁基础在不确定地震作用下的反应分析。考虑到了一些不确定的影响，如在连接处的表面的平面失稳。提出了拟静极限平衡法来计算地震中的主动压力，分析了桥梁当受到地震荷载作用外部稳定性，在三种模式的作用下对可靠性分析估计失效可能性，关于它的矮墙颠覆，墙壁上的滑移破坏基地（或合力的偏心失效），与支座故障的地基土的基础下，地基土的性质和回填的基础下支承被视作为随机变量，除此之外，通过对回填土的进一步认识，例如：水平地震加速度和剪切波速值增加。为了满足桥台组成部分的使用目的和结构可靠性指标，桥台的优化设计除了要满足上述三种失稳状态，还应考虑到抗震稳定性设计中的各种参数的影响。 DOI: 10.1061/（ASCE）1084-0702(2010)15:2(183) CE数据库标题:桥梁基础;土压力；地震荷载；极限平衡；抗震设计。 关键词: 桥梁基础; 土压力；地震荷载；极限平衡；可靠性；抗震设计。 介绍 在过去由一定数量的人员的研究（理查兹和榆树1979年,惠特曼1990）已经对地震作用下损坏的桥梁已经有记载。美国陆军部（2002）和Caltrans桥梁设计规范（2004）报道说,桥梁的设计必须考虑防止桥墩的外部模式失效, 对其基地的滑移破坏，颠覆失效（通过确定基础上的的偏心合力点）与支撑故障地基土下面的底层墙。上述为评估整体坝肩抗震稳定在静态条件和使用安全系数的办法广泛的坝肩的尺寸准则。例如，加州交通局2004年桥梁设计规范建议，安全承载能力和抗滑模式，在桥基牙静态设计，最低分别为1.5和3.0的因素，和偏心率的合力应该比一个较小的桥台宽度。此外，建议在地震条件下，最小安全系数应为地震荷载的墙设计中规范中有歧义，准则不适用于地震荷载，此外可用在回填和地基土参数的不确定性导致不同的土壤分别在地球负荷压力和地基承载力，不考虑形式例如，美国2002年的陆军部建议，桥台宽度应在50-70％基牙及高度的最小宽度应为15坝肩％的高度对于地震荷载，支承方针方面的桥梁比例的不可用。拟静力法拟静力法，冈部莫法克莱默是2003一个常用的方法，假定该块土地是刚性加速度是恒定的，因此整个阻已知的。但是，这并不代表地震期间将地震荷载和实际性质的某些方面振荡频率的第一阶段在基地之间的波形差异的影响，以及基和加速度放大内回填为了解决上述问题，斯蒂德曼1990年曾修改了拟静力方法。乔杜里和Nimbalkar 2006年计算的主动土压力的同时考虑剪切，并通过时间的变化，考虑正弦回填水平和垂直刚性挡土墙地震加速度波小最近，岜沙和巴布2009年提出了地表的制订破裂的计算方法，滑动组件的响应曲线桥桥台采用改良拟静力方法考虑采用复合扩增的振动。在本研究中，修改拟静的做法，是对桥墩稳定性分析2009年岜沙和巴布，使用的历史地震记录的正弦运动，而不是充分的时间是合理的并提交研究报告说，八步数周期正弦有可能导致峰值加速度地震记录诱导最大加速度和频率范围广泛的优势，可以在分析使用。一个重要的问题，桥墩地震稳定性的评价指标是地基土的回填和精确强度参数，地震地面运动的特点，如剪切加速度地震波传播的速度和水平，通过回填泥土因此，一个明确的设计必须考虑这些类型的不确定性，。”导致的地震主动土压力 图2 . 示意图重力墙桥台的情况下滑动面相位角和放大效应正弦加速度影响本方法考虑在桥台背后回填有限剪切波。据推测，水平地震加速度在土壤中变化该地基输入地震加速度更高的值3所示）。加州交通局桥梁设计2004）规范的建议，垂直地震加速度在研究被认为是零。期间横向可以被定义为其中=地基震动的角频率。在任何深度下的水平正弦加速度，岜沙巴布可以表示为如下： 其中通过回填土壤传播剪切波速。在这项研究中，假定的是墙基受到加速度的加速度振幅其中 重力加速度。计算横向惯性力于)详见附录。作用于三角楔图3所示。附录的估计值在地震主动土压力。该三角楔总重量可以写为地震主动土压力，可通过楔的量，横向和纵向如下：通过考虑平衡条件），我们得到其中 =回填土摩擦角; =桥台回填界面摩擦角; =破坏面与水平; R =作用三角楔。通过考虑垂直平衡条件，我们解以下公式： 桥墩的地震稳定性分析 在研究中遵循的是美国陆军规范（2002）和加州运输部桥梁设计规范（2004）的桥墩稳定性理论。在稳定分析中，已考虑的作用力展示在图4中。抵抗破坏模式的相对稳定性的度量是通过抵抗力和约束力的比率来定义的，就像是在传统的承载力墙结构中定义的一样，一个独立的墙体受力图在图4中呈现。这个墙体显示了从土体中作用于其上的不同的力和地震荷载在其上作用的适应点。水平惯性力的计算细节呈现在附录中，而这个细节计