第9期 宋波等：考虑桩土相互作用的大跨度钢拱桥地震反应分析 ,1085, 2.0 2.0 (a) (b) 1.2 0.4 -0.4 -1.2 0 16 24 32 40 2010 -3.5 0 3.5 7.0 10.5 时间s 曲率10一 图11桥墩底部塑性铰区()弯矩历时及(b)弯矩曲率曲线 Fig-11 Moment time history (a)and moment-curvature curve (b)at the bottom plastic hinge of the pier 2.0 2.5 (a) (b) 1.5 0.5 0.5 署 -1.5 16 -2.5 24 32 40 -3 - 3 时间s 曲率10 图12桩顶弯矩历时(a)及弯矩曲率曲线(b) Fig-12 Moment time history (a)and moment-curvature curve (b)at the top of the pile 参考文献 3结论 [1]Penzien J.Scheffey C F,Parmelee R A.Seismic analysis of (1)考虑桩土相互作用体现了土的特性对结构 bridges on long piles.JEng Mech ASCE.1964.90(3):223 [2]Fan L C.A Seismic Analysis of Bridges.Shanghai:Tongji Uni- 的影响，其较好地反映了结构的动力特性，与基础固 versity Press.1997 结模型相比，结构的自振周期延长，对结构高阶振型 (范立础.桥梁抗震.上海：同济大学出版社，1997) 周期影响显著，该计算方法简单实用，为结构在罕 [3]Sun L M.Zhang C N.Pan L,et al.Lumped mass model and its 遇地震下的性能设计提供可靠依据， parameters for dynamic analysis of bridge pier pile"soil system. (2)在不同的地震动输入条件下，结构动力反 Tongji Unit,2002,30(4):409 (孙利民，张晨南，潘龙，等，桥梁桩土相互作用的集中质量模型 应分析结果表明：在考虑桩土相互作用后，桥梁结构 及参数确定-同济大学学报，2002,30(4)：409) 的主梁、主拱以及桥墩的各控制截面的弯矩、剪力等 [4] Maheshwaria B K,Trumana K Z.Naggarb M H El.Three-di 内力均有所减小，位移响应得到放大，但受边界假定 mensional nonlinear analysis for seismic soil pile-structure interac- 的影响，变化并不明显.另外，不同土质的置换土对 tion.Soil Dyn Earthquake Eng.2004.24:343 结构的动力反应影响较大，且与均质土相比，场地土 [5]Ellis E A.Springman S M.Modelling of soil-structure interaction for a piled bridge abutment in plane strain FEM analyses.Com- 体的分层可有效提高桩基的抗震性能，降低基础屈 put Geotech,2001.28:79 服的可能性 [6]Hu D L.Huang X G.Zhao G H.et al.Horizontal seismic re (3)结构的塑性铰主要集中在主梁1/4处、梁 sponse analysis of continuous rigid frame bridges considering strue 拱结合处以及柱底处，且柱底处率先屈服，而桩身则 turewater interaction.JArchit Civil Eng.2008.25(2):79 未出现塑性铰；塑性铰的产生并未使结构出现明显 (胡大琳，黄小国，赵国辉，等.考虑结构水相互作用的连续刚 的塑性变形，其变形仍控制在一定的范围内，满足了 构桥水平地震反应分析.建筑科学与工程学报，2008,25(2)： 79) 性能设计的要求，达到了设计的预期目标， (下转第1105页)图11 桥墩底部塑性铰区（a）弯矩历时及（b）弯矩—曲率曲线 Fig．11 Moment time history （a） and moment-curvature curve （b） at the bottom plastic hinge of the pier 图12 桩顶弯矩历时（a）及弯矩—曲率曲线（b） Fig．12 Moment time history （a） and moment-curvature curve （b） at the top of the pile 3 结论 （1） 考虑桩土相互作用体现了土的特性对结构 的影响‚其较好地反映了结构的动力特性‚与基础固 结模型相比‚结构的自振周期延长‚对结构高阶振型 周期影响显著．该计算方法简单实用‚为结构在罕 遇地震下的性能设计提供可靠依据． （2） 在不同的地震动输入条件下‚结构动力反 应分析结果表明：在考虑桩土相互作用后‚桥梁结构 的主梁、主拱以及桥墩的各控制截面的弯矩、剪力等 内力均有所减小‚位移响应得到放大‚但受边界假定 的影响‚变化并不明显．另外‚不同土质的置换土对 结构的动力反应影响较大‚且与均质土相比‚场地土 体的分层可有效提高桩基的抗震性能‚降低基础屈 服的可能性． （3） 结构的塑性铰主要集中在主梁1／4处、梁 拱结合处以及柱底处‚且柱底处率先屈服‚而桩身则 未出现塑性铰；塑性铰的产生并未使结构出现明显 的塑性变形‚其变形仍控制在一定的范围内‚满足了 性能设计的要求‚达到了设计的预期目标． 参 考 文 献 ［1］ Penzien J‚Scheffey C F‚Parmelee R A．Seismic analysis of bridges on long piles．J Eng Mech ASCE‚1964‚90（3）：223 ［2］ Fan L C．A Seismic A nalysis of Bridges．Shanghai：Tongji Uni￾versity Press‚1997 （范立础．桥梁抗震．上海：同济大学出版社‚1997） ［3］ Sun L M‚Zhang C N‚Pan L‚et al．Lumped-mass model and its parameters for dynamic analysis of bridge pier-pile-soil system．J Tongji Univ‚2002‚30（4）：409 （孙利民‚张晨南‚潘龙‚等．桥梁桩土相互作用的集中质量模型 及参数确定．同济大学学报‚2002‚30（4）：409） ［4］ Maheshwaria B K‚Trumana K Z‚Naggarb M H El．Three-di￾mensional nonlinear analysis for seismic soi-l pile-structure interac￾tion．Soil Dyn Earthquake Eng‚2004‚24：343 ［5］ Ellis E A‚Springman S M．Modelling of soi-l structure interaction for a piled bridge abutment in plane strain FEM analyses．Com￾put Geotech‚2001‚28：79 ［6］ Hu D L‚Huang X G‚Zhao G H‚et al．Horizontal seismic re￾sponse analysis of continuous rigid frame bridges considering struc￾ture-water interaction．J A rchit Civil Eng‚2008‚25（2）：79 （胡大琳‚黄小国‚赵国辉‚等．考虑结构—水相互作用的连续刚 构桥水平地震反应分析．建筑科学与工程学报‚2008‚25（2）： 79） （下转第1105页） 第9期 宋 波等： 考虑桩土相互作用的大跨度钢拱桥地震反应分析 ·1085·