强震作用下近断层桥梁桩基动力响应

作者：冯忠居; 张聪^*; 何静斌; 关云辉; 袁枫斌

来源：交通运输工程学报, 2022, 22(04): 159-169.

DOI：10.19818/j.cnki.1671-1637.2022.04.012

• 桥梁工程
• 桩基础
• 振动台试验
• 强震
• 断层破裂带
• 动力响应

为探明强震作用下断层上、下盘桥梁桩基动力响应差异，依托海南省海文大桥工程，通过振动台模型试验，研究了0.15g～0.60g地震动强度作用下断层上、下盘桩基的桩身加速度、桩顶相对位移、桩身弯矩响应规律差异与桩基损伤特征。研究结果表明：在不同地震动强度作用下，断层上、下盘桩基的桩顶加速度峰值相差0.291～0.488 m·s-2,桩顶加速度放大系数相差0.067～0.195,原因为断层对两侧岩土体影响范围存在差异与桩周岩土体“非线性”差异；随着地震动强度的增大，断层上、下盘桩基的桩顶相对位移差值逐渐增大，最大差值为0.77 mm;断层上、下盘桩基的弯矩最大值相差5.294～82.932 kN·m,且弯矩最大值均出现在覆盖层软硬土交界面与基岩面附近，原因在于下盘作为稳定盘，受上盘土体挤压作用，对下盘岩土体的振动剪切有一定抑制作用；地震动强度为0.35g时，断层上、下盘桩的最大弯矩均未超过抗弯承载力，满足海文大桥抗震设防烈度Ⅷ度(0.35g)的要求；地震动强度为0.35g～0.45g时，断层上盘桩的基频变化幅度较小，地震动强度为0.50g～0.60g时，断层上盘桩的基频显著降低，在桩顶与承台连接处、软硬土层界面与基岩面附近出现裂缝，说明此时桩基已发生损伤。可见，断层上盘桩基的桩身加速度峰值、桩顶相对位移与桩身弯矩动力响应指标均大于下盘桩基，断层上、下盘桩基动力响应变化规律差异显著，体现出显著的“断层上盘效应”,因此，强震作用下近断层桥梁桩基础抗震设计时，应着重考虑断层上盘桩基础的抗震承载能力。

• 单位
  中国电力建设集团有限公司; 陕西建工机械施工集团有限公司; 公路学院; 长安大学