梁式橋橋墩坑震設(shè)計的反應(yīng)譜方法及其簡化計算公式的改進

梁式橋橋墩坑震設(shè)計的反應(yīng)譜方法及其簡化計算公式的改進北方交通大學(xué)碩士學(xué)位論文梁式橋橋墩坑震設(shè)計的反應(yīng)譜方法及其簡化計算公式的改進姓名:孫欣申請學(xué)位級別:碩士專業(yè):橋梁與隧道工程指導(dǎo)教師:朱日希2000.2.1墮堊里墨塑奎望查蘭壟主堡堡主蘭堡堡塞‘粱式橋橋墩抗震設(shè)計的反應(yīng)譜方法、及其簡化計算公式的改進摘要本文在充分考慮彈性淺平基、樁基礎(chǔ)、沉井基礎(chǔ)三類基礎(chǔ)橋墩自身結(jié)構(gòu)特性、土與結(jié)構(gòu)相互作用以及有限元計算特點等問題的基礎(chǔ)上,確定了三類基礎(chǔ)橋墩的有限元計算圖式,并提出了在抗震設(shè)計中沉井基礎(chǔ)區(qū)分采用彈性模型和鞫性模型的合理界限。以《構(gòu)筑物抗震設(shè)計規(guī)范》的加速度反應(yīng)譜曲線作為設(shè)計的地震作用,根據(jù)反應(yīng)譜理論,分別計算了個有代表性的個彈性淺平基、個樁基礎(chǔ)、個沉井基礎(chǔ)橋墩的墩底剪力系數(shù)和彎矩系數(shù);然后參照已有的按三類場地區(qū)分的簡化計算公式,通過分析場地特性和加速度反應(yīng)譜的特點,找到了新的回歸參數(shù);經(jīng)過多項式回歸分析,得到了新的改進的各種場地都適應(yīng)的橋墩墩底剪力系數(shù)和彎矩系數(shù)的簡化計算公式。最后通過個覆蓋范圍較廣的個彈性淺平基、個沉井基礎(chǔ)、個樁基礎(chǔ)實際橋墩算例的計算驗證,表明了本文得到的簡化計算公式是可行的/本文所得的簡化計算公式,比原有的按《橋梁抗震鑒定與加固技術(shù)規(guī)范》三類場地分類得到的簡化計算公式形式更為簡單,并且避免了當(dāng)結(jié)構(gòu)所在場地恰在兩類場地分界處附近,由于剪切波速稍有差異而使用不同的反應(yīng)譜曲線所引起的地震作用的突變,對以后橋墩抗震簡化計算的研究具有一定的參考價值。梁式橋橋墩抗震設(shè)計剪力系數(shù)彎矩系數(shù)關(guān)鍵詞:反應(yīng)譜回歸分析摘要北方交通大學(xué)九七級碩士學(xué)位論文?.。?..,.‘‘”,血.,.,.銜銜?..“”..,:?第一章緒論北方交通大學(xué)九七級碩士學(xué)位論文論緒第一章引言第一節(jié)按《鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范》中華人民共和國標(biāo)準(zhǔn)一以下簡稱《震規(guī)》第..條規(guī)定:鐵路橋墩地震作用,應(yīng)采用反應(yīng)譜理論進行計算,動力系數(shù)值應(yīng)根據(jù)橋墩的自振周期及場地類別按圖.三條譜曲線確定。三條譜曲線分別對應(yīng)于、、類不同場地?？梢园础墩鹨?guī)》定性地描述來確定結(jié)構(gòu)所在場地土的類別,也可根據(jù)土層的平均剪切波速來確定類:?！?;類:/≤。≤/;類:?！?。當(dāng)結(jié)構(gòu)所在場地恰在兩類場地分界處附近,剪切波速稍有差異就可能采用不同場地的反應(yīng)譜曲線,從而使得地震作用的計算會發(fā)生突變,這樣的結(jié)果是不合理的,地震作用似應(yīng)隨場地特性的變化而連續(xù)變化。年我國《構(gòu)筑物抗震設(shè)計規(guī)范》卜以下簡稱《構(gòu)規(guī)》在進行地震作用的計算時,采用了地震影響系數(shù)反應(yīng)譜曲線圖.,其特點在于:水平地震影響系數(shù)的譜曲線可以根據(jù)任一場地的特征周期連續(xù)變化,代替了以往將場地分為三類而采用三條不同譜曲線的方法。水平地震影響系數(shù),應(yīng)根據(jù)地震烈度、場地特征周期、結(jié)構(gòu)自振周期,由圖.所示譜曲線確定。其中。。。為水平地震影響系數(shù)最大值,可根據(jù)地震烈度查表.,結(jié)構(gòu)自振周期由場地指數(shù)按下式計算:.?.,場地指數(shù)按規(guī)范由公式確定。譬朱唏教授于年首次提出橋墩抗震計算的簡化公式回歸公式,這些公式具有較高的精度,且形式簡單,因而特別適用于現(xiàn)場工程師進行抗震設(shè)計及抗震鑒定?！惰F路橋梁抗震鑒定與加固技術(shù)規(guī)范》中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)?附錄列出了經(jīng)過改進的簡化公式,但這些公式也是根據(jù)《震規(guī)》按三類不同場地分別計算。第一章緒論北方交通大學(xué)九七級碩士學(xué)位論文本文的目的在于:在對鐵路橋墩進行地震作用的計算時,若采用與構(gòu)筑物規(guī)范相同的反應(yīng)譜曲線,即:場地特性由連續(xù)的特征周期來表征,而不再用三個場地類別來表征。在此情況下,用回歸分析方法尋找新的簡化公式,使鐵路橋梁的地震效應(yīng)的簡化計算更為簡便和合理。周期圖.岱.口“.圖.表.截面抗震驗算的水平地震影響系數(shù)最大值第一章緒論北方交通大學(xué)九七級碩士學(xué)位論文國內(nèi)外研究現(xiàn)狀第二節(jié)年頒布的《鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范》試行采納了年朱唏教授首次提出的橋墩抗震計算的簡化公式后,簡化計算公式的研究方興未艾,進而在考慮土一結(jié)構(gòu)相互作用方面取得了一系列研究成果日Ⅱ目目。所研制的簡化公式,可以用來計算剛性地基橋墩、彈性地基淺平基橋墩、沉井基礎(chǔ)橋墩及低樁承臺橋墩的第一自振圓頻率及墩底剪力和彎矩。這些公式與其它類型的簡化公式《目日相比,除了具有較高的精度外,更為突出的特點是公式形式非常簡單,只需幾個基本數(shù)據(jù),作簡單的運算后就可得到滿足工程精度要求的計算結(jié)果,因而特別適合于現(xiàn)場工程師進行抗震設(shè)計和抗震鑒定?；貧w公式的精度受到諸多因素的制約,這些因素包括:計算模型的確定,回歸參數(shù)的選取及子樣的代表性。采用不同的計算模型將導(dǎo)出不同的回歸公式。文獻給出了沉井基礎(chǔ)橋墩的動力計算模型,它除了考慮沉井基礎(chǔ)的剛度和慣性特征外,還考慮了液化體對橋墩振動頻率的影響。在樁基橋墩的抗震分析中,曾采用過模型,該模型用三元件模擬土介質(zhì)的動力性狀,用彈性半空間的理論計算土的彈簧系數(shù),是一個比較復(fù)雜而又較精確的模型。為便于應(yīng)用,且與《震規(guī)》相銜接,又采用了用法計算土的彈簧系數(shù)的方法Ⅱ目,但仍計入土結(jié)相互作用中的附加質(zhì)量。故與《震規(guī)》用靜力法推導(dǎo)地基的靜力剛度作為土對基礎(chǔ)的作用有所不同。計算模型的選取應(yīng)該考慮土與結(jié)構(gòu)的相互作用,但土~結(jié)相互作用比較復(fù)雜,本文簡化公式的分析按《震規(guī)》的計算模型進行,考慮了地基土的剛度性質(zhì),但忽略了阻尼,因而存在一定的誤差。計算模型確定之后,能否找到合適的回歸參數(shù)是回歸分析的關(guān)鍵所在?；貧w參數(shù)不僅要在理論上合理,而且還要求簡便易行。文獻&日探討了剛性地基橋墩第一自振圓頻率的回歸參數(shù)的取值問題,從理論推導(dǎo)入手,得出了用墩身質(zhì)量與墩頂集中質(zhì)量之比/第一章緒論北方交通大學(xué)九七級碩士學(xué)位論文作為自振頻率的回歸參數(shù),大量計算結(jié)果也表明了該參數(shù)與自振頻率之間有很好的相關(guān)性。文獻《日則進一步提出了考慮地基轉(zhuǎn)動彈簧影響的淺平基橋墩的回歸參數(shù),用墩身彎曲剛度與地基轉(zhuǎn)動剛度之比/作為彈性頻率與剛性頻率之比的回歸參數(shù),該參數(shù)的合理性也已為大量的計算所證實。這個思路也為進一步推廣到沉井基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)鋪平了道路。第三節(jié)現(xiàn)存的問題及本文的研究目的文獻Ⅱ?qū)τ诘卣鹱饔孟聵蚨盏募袅?、彎矩沿墩高的分布問題,作了詳細的討論,得出的結(jié)論是:橋墩的剪力、彎矩沿墩高的分布規(guī)律相當(dāng)復(fù)雜,但危險截面一般在墩底附近。對橋墩的抗震設(shè)計和鑒定而言,一般只需對墩底截面及地基和基礎(chǔ)進行檢算,因此,本課題只研究墩底剪力和彎矩的計算公式。關(guān)于振型遇合問題,大量的計算結(jié)果已經(jīng)表明:梁式橋的橋墩考慮前三個振型遇合就可得到滿足工程設(shè)計精度要求的結(jié)果。因此,墩底剪力和彎矩的計算取前三階振型進行遇合。墩底剪力系數(shù)。和彎矩系數(shù)。的定義:按《震規(guī)》計算橋墩水平地震力的公式為:現(xiàn)在取仉?吒?‖,,則計算橋墩水平地震力的公式變?yōu)?’‘’。取前三階振型的遇合得出墩底剪力。和彎矩。的計算公式為:口嘶其中剪力系數(shù)。和彎矩系數(shù)。的計算公式分別為:妒糜石萌第一章緒論北方交通大學(xué)九七級碩士學(xué)位論文一雁露由以上公式可以看出,剪力系數(shù)。和彎矩系數(shù)。受自振頻率、場地類別或譜曲線、橋墩的質(zhì)量分布和振型函數(shù)影響。因而一個精確的回歸公式需要考慮上述四個因素。在按三條譜曲線計算地震作用時,相應(yīng)的回歸公式對不同的場地采用不同的公式,因而只考慮自振頻率、質(zhì)量分布和振型函數(shù)三個因素。對剛性地基橋墩而言,。和。除與自振頻率有關(guān)外,主要與質(zhì)量分布有關(guān)。一般來說,橋墩質(zhì)量分布的變化不大,可以考慮只用單參數(shù)第一自振圓頻率,作為橫坐標(biāo)進行回歸。對地基是可變形的橋墩,實際使用時,采用√正作為回歸參數(shù),效果較好,可以方便地用~元回歸的方法進行回歸分析?，F(xiàn)在考慮采用與構(gòu)筑物規(guī)范一相同的水平地震影響系數(shù)反應(yīng)譜曲線,除上述三個因素外,回歸公式還應(yīng)考慮場地特征周期的影響。因此,回歸參數(shù)除考慮墩高與結(jié)構(gòu)自振周期外,另外還必須考慮場地特征周期。在此情況下,如何選取合理的回歸參數(shù),使之既包括上述三個因素,又能方便地進行回歸,找到具有較高精度而且形式簡單的回歸公式,是本文研究的核心所在。第四節(jié)研究內(nèi)容及思路由于反應(yīng)譜曲線只影響不同自振周期橋墩的地震作用效應(yīng),而對其自振特性沒有影響,所以本文只對考慮土~結(jié)構(gòu)相互作用的橋墩墩底剪力系數(shù)和彎矩系數(shù)進行回歸分析,而對自振特性和剛性基礎(chǔ)橋墩的墩底剪力系數(shù)和彎矩系數(shù)的計算,仍采用文獻&目原有的回歸公式。具體內(nèi)容及思路如下:.本課題研究的內(nèi)容包括:.計算模型的確定。.場地特性及加速度反應(yīng)譜曲線的研究。第一章緒論北方交通大學(xué)九七級碩士學(xué)位論文.用有限元方法計算橋墩的自振頻率、振型及墩底剪力系數(shù)和彎矩系數(shù)。,得到不同的樣點。.分析樣點,選取適當(dāng)?shù)幕貧w參數(shù),回歸分析找出墩底剪力系數(shù)和彎矩系數(shù)。的回歸公式。.選取橋墩實例,對所得到的回歸公式進行分析驗證。.研究思路流程。質(zhì)點系的劃分子空問迭代法計算振型及頻率十莽莉?五司選取回歸參數(shù)確定和的回歸公式回歸公式的分析驗證第二章計算模型的確定北方交通大學(xué)九七級碩士學(xué)位論文計算模型的確定第二章第一節(jié)述概一般來說橋梁墩臺的振動方式可以分為兩種,一種是在振動時墩臺身任一截面既產(chǎn)生水平平動,又產(chǎn)生轉(zhuǎn)動,為彎曲變形振動,大多數(shù)橋墩屬于這種情況。另一種是結(jié)構(gòu)在振動時,任一截面主要產(chǎn)生水平平動,而轉(zhuǎn)動非常小,成為剪切變形振動。具有剛性地板的框架建筑結(jié)構(gòu)接近這種情況,本文不作研究。當(dāng)橋梁不太長,且諸墩高度接近相同時,可以近似認(rèn)為地震時各墩臺獨立振動。當(dāng)橋梁很長以數(shù)公里計的橋梁時,地震波到達一部分墩臺與到達另一部分墩臺的時間不同,計算時應(yīng)該考慮這種地面運動的相位差影響。地震時,橋梁可能順橋向振動,也可能橫橋向振動,本文在確定計算模型時,分別考慮這兩個振動方向。下面將討論按這兩個方向振動時橋墩的計算圖式。.順橋軸方向又稱縱向通常,在按反應(yīng)譜理論計算橋梁墩臺的地震力時,將墩身沿墩高分為若干部分,把每一部分的質(zhì)量集中于其相應(yīng)重心處,作為集中質(zhì)量;而梁部結(jié)構(gòu)包括梁和橋面的質(zhì)量以及墩臺頂帽的質(zhì)量假定集中于支座中心高度處,在支座商度不太大時,也可近似地集中于頂帽的項面處。本文在計算時,對墩身各部分質(zhì)量采取質(zhì)量堆聚法,即將相鄰兩單元的質(zhì)量的一半作為相交節(jié)點處的水平集中質(zhì)量,這樣計算起來比較簡便,而且誤差一般不會太大。計算圖式中墩身劃分的集中質(zhì)量的個數(shù)對計算精度有影響。原則上說,劃分的集中質(zhì)量個數(shù)越多,精度就越高,但計算工作量就越多。一般說來,墩身上部劃分得細一些,下部劃分粗一些,比較合理。本文對于米以下的墩,劃分為個單元,~米的墩劃分為個單元,即單元高度在米左右。計算地震區(qū)橋墩時,通常按一般沖刷線考慮,而不按局部沖刷線第二章計算模型的確定北方交通大學(xué)九七級碩士學(xué)位論文考慮,因為地震時正巧又遇上產(chǎn)生較大的局部沖刷的可能性是不太大的。.橫橋軸方向又稱橫向地震時,橋梁橫橋軸方向的振動也是相當(dāng)復(fù)雜的,因為橋墩的振動受到梁和橋面聯(lián)結(jié)約束的整體作用。當(dāng)橋梁發(fā)生橫向地震時,除墩身外,梁和橋面以及梁上活載也都要產(chǎn)生地震力,如果把各部分質(zhì)量和活載質(zhì)量都劃分為集中質(zhì)量,其圖式大致如圖.所示。當(dāng)計算第個橋墩的地震力時,要考慮該墩相鄰兩跨梁和橋面橫向振動產(chǎn)生的地震力對該墩的影響。但是一般說來,對于簡支梁橋,梁和橋面對墩臺的橫向聯(lián);白白;;癍寐圖.結(jié)約束影響不很顯著,各個墩臺可以視為獨立者。對于橋墩順橋向水平地震力的計算圖式,由于支座不能承受梁部結(jié)構(gòu)順橋向?qū)Χ枕敭a(chǎn)生的彎矩,所以可以近似地認(rèn)為梁部結(jié)構(gòu)的質(zhì)量集中于墩頂處。但橋墩橫橋方向水平地震力的計算圖式比較復(fù)雜,目前有三種考慮方法,即有三種不同的計算圖式。一種是如同順橋方向一樣,假定梁部結(jié)構(gòu)和活載的質(zhì)量集中在墩頂支座中心高度處或近似作用于墩頂面處,其橫橋方向的白振周期、和地震力的計算與順橋方向相似。另第二章計算模型的確定北方交通大學(xué)九七級碩士學(xué)位論文一種是認(rèn)為梁部結(jié)構(gòu)和活載的質(zhì)量分別集中于它們各自重心處,它們藉剛性桿與墩頂聯(lián)結(jié)因為梁部結(jié)構(gòu)和車輛的橫橋方向剛度很大,計算墩身自振周期和振型時按梁部結(jié)構(gòu)和活載的質(zhì)量集中于墩頂支座重心處或墩頂面處進行,而計算墩身彎矩時另外計入梁部結(jié)構(gòu)和活載橫向水平地震力分別作用于其重心處對墩頂彎矩產(chǎn)生的力矩。還有一種,是假定梁部結(jié)構(gòu)和活載的質(zhì)量分別集中于它們各自重心處,它們藉剛性桿與墩頂聯(lián)結(jié),計算墩身自振頻率,自振周期和振型時,按此圖式進行。上述三種辦法中,第一種不太合理,因為橋梁支座能夠承受梁部結(jié)構(gòu)和活載橫向水平地震力對橋墩產(chǎn)生的力矩,第一種辦法沒有計入這項力矩,是不安全的。第二種辦法雖然比第一種要合理一些,但是又不如第三種辦法合理。因為既然支座能承受梁部結(jié)構(gòu)和活載橫向水平地震力對橋墩產(chǎn)生的力矩,那么梁部結(jié)構(gòu)和活載的質(zhì)量大小以及它們的作用點高度對橋墩自振頻率、自振周期和振型都會有影響。這種影響,在第二種辦法中是反映不出來的,而在第三種辦法中可以得到反映。當(dāng)然,從計算工作量來說,第一種辦法的計算工作量最少,第三種辦法較多。但是,第三種辦法的計算工作量與第二種辦法相比,差的不太多。所以,總的來說,第三種辦法較好,本文即采用第三種辦法。下面分別討論三種彈性基礎(chǔ)的詳細計算圖式。第二節(jié)彈性淺平基的計算圖式一.模擬地基變形的系數(shù)《震規(guī)》第..條規(guī)定:“橋墩的地震作用應(yīng)計入地基變形的影響”,第..條規(guī)定了非巖石地基基礎(chǔ)的柔度系數(shù)¨,。。應(yīng)計入土的彈性抗力,并規(guī)定了明挖、沉井基礎(chǔ)底面地基柔度系數(shù)的計算公式。大量的計算結(jié)果表明,對淺平基橋墩,基礎(chǔ)平動對自振頻率及內(nèi)力的影響很小,可以忽略,而基礎(chǔ)轉(zhuǎn)動的影響是主要的。因此,可以只用一個轉(zhuǎn)動彈簧模擬地基土的作用。地基轉(zhuǎn)動柔度系數(shù)按震規(guī)第條計算,對于置于非巖石地基上的基礎(chǔ):北方交通大學(xué)九七級碩士學(xué)位論文第二章迂算塑型室一“瓦.肼對于基底嵌入巖層內(nèi)較淺的基礎(chǔ):蘭,““?式中,獷一基礎(chǔ)側(cè)面土抗力的計算寬度,應(yīng)按《橋規(guī)》的規(guī)定計算,由基礎(chǔ)的平均尺寸決定。一非巖石地基系數(shù)的比例系數(shù)/,按《橋規(guī)》的規(guī)定查表。一基礎(chǔ)底面位于地面或一般沖刷線以下的深度一基礎(chǔ)底面豎向地基系數(shù)/,按《橋規(guī)》的規(guī)定查表。?基礎(chǔ)底面順外力作用方向的基礎(chǔ)長度?基礎(chǔ)底面截面抵抗矩::~當(dāng)基礎(chǔ)底面作用單位彎矩時,基礎(chǔ)底面產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角地基彈簧的轉(zhuǎn)動剛度::可以近似地表示為柔度系數(shù)::的倒數(shù),即:/。另外,基礎(chǔ)質(zhì)量對計算結(jié)果的影響也很小,可以一并略去。二.荷載的選取計算自振特性時,順橋向的振動計算,不計活載,只考慮上部結(jié)構(gòu)恒載包括梁和橋面的質(zhì)量影響,將它們作為集中質(zhì)量置于支座中心處,作為一個質(zhì)點,而將代表支座的剛臂單獨劃分為一個單元,與墩頂節(jié)點聯(lián)結(jié)。橫橋向振動取上部結(jié)構(gòu)恒載和%的列車活載,恒載作為水平集中質(zhì)量近似地集中于梁部結(jié)構(gòu)重心處,活載作為水平集中質(zhì)量作用于軌頂以上兩米處,此兩質(zhì)點均通過無質(zhì)量剛性桿單元與墩頂處節(jié)點剛性連接?；貧w分析時,可以將兩個集中質(zhì)量合并于其重心處,當(dāng)作一個集中質(zhì)量來處理。三.單元劃分確定了地基系數(shù)和墩頂荷載,就可以對整個橋墩結(jié)構(gòu)進行單元劃分了。在用有限元法進行計算時,墩身部分保持原有的截面形狀,不作北方交通大學(xué)九七級碩士學(xué)位論文第二章計簟模型塑墮塞簡化,頂帽和托盤部分由墩身沿墩身坡度自然延伸,剩余部分的質(zhì)量作為集中質(zhì)量置于墩帽頂面節(jié)點處。然后根據(jù)墩高將墩身劃分為個或個粱單元單元高大約一米,各單元的截面特性取兩端截面的平均值,節(jié)點質(zhì)量采用質(zhì)量堆聚法。荷載按上文所述取法作為單獨的節(jié)點通過剛性桿與墩頂節(jié)點相聯(lián)。四.約束作用由于墩底轉(zhuǎn)動彈簧的存在,淺平基墩底節(jié)點可以發(fā)生轉(zhuǎn)動,但不能產(chǎn)生水平和軸向位移。其余各節(jié)點均可在變形平面內(nèi)發(fā)生轉(zhuǎn)動、平動和軸向位移。計算圖式如圖.所示:△圖.彈性淺基橋墩計算圖式第三節(jié)樁基礎(chǔ)的計算圖式一.承臺底剛度系數(shù)的計算《震規(guī)》第..條規(guī)定,樁基礎(chǔ)承臺底面的地基柔度系數(shù),應(yīng)按現(xiàn)行《鐵路橋涵設(shè)計規(guī)范》的方法進行計算。由于樁側(cè)土橫向抗力的分布比較復(fù)雜,故現(xiàn)有的各種樁基計算方法,都對此作了一些簡化,即通過一些基本假定,將樁側(cè)橫向抗力表達為函數(shù)式通常表達為橫向位移的函數(shù),以便于樁的力學(xué)分析?！稑蛞?guī)》附錄十四采用法考慮樁基側(cè)面土的彈性抗力,假定水平地基系數(shù)隨深度按比例增加,即:。,第二章計算模型的確定北方交通大學(xué)九七級碩士學(xué)位論文其中,稱為水平向地基系數(shù)隨深度增加的比例系數(shù),其值根據(jù)土的特性由《橋規(guī)》查表確定,為自地面或局部沖刷線以下的深度?？梢钥闯?按這種假設(shè),地面或沖刷線處的水平向地基系數(shù)為零。假設(shè)樁底豎向地基系數(shù)為,其中,。為豎向地基系數(shù)隨深度增加的比例系數(shù),其值與一樣由《橋規(guī)》查表確定,為自地面或沖刷線算起的樁底入土深度。按《橋規(guī)》附錄十四采用法考慮樁基側(cè)面土的彈性抗力,得到承臺座板繞底面中心處的剛度系數(shù)”?:。,對剛度矩陣廠.,.,、,,“求逆,得到柔度系數(shù)¨,。::。其意義分別為:\,//。一當(dāng)承臺座板底面處作用單位水平力時,承臺底面產(chǎn)生的水平位移。。:一當(dāng)承臺座板底面處作用單位水平力時,承臺底面產(chǎn)生繞中性軸的轉(zhuǎn)角。::一當(dāng)承臺座板底面中心處作用單位彎矩時,承臺底面產(chǎn)生的繞中性軸的轉(zhuǎn)角。.:在這里代表了平動和轉(zhuǎn)動之間的藕聯(lián)作用。但是,本文在用有限元通用程序進行橋墩自振特性計算時,由于通用程序不能考慮耦聯(lián)彈簧,而耦聯(lián)彈簧造成的影響又是不可忽視的,所以采用兩個平動彈簧。、和一根長度為的無質(zhì)量的剛性桿如圖.示,稱為彈簧體系來等效模擬原來的三個彈簧如圖.示,稱為彈簧體系。具體分析如下:黜賦圖.彈簧體系‘圖.彈簧體系第二章計算模型的確定北方交通大學(xué)九七級碩士學(xué)位論文要使得這兩個彈簧系統(tǒng)等效,必須滿足剛度等效原則,即在相同的力的作用下,兩體系產(chǎn)生相同的位移,而在發(fā)生相同位移的條件下,兩體系產(chǎn)生的內(nèi)力是相同的。一為了求平動彈簧、:和剛性桿的長度,現(xiàn)采用施加相同的力產(chǎn)生相同位移的條件。在承臺座板底面中心處作用單位水平力,而彎矩時,對彈簧體系,產(chǎn)生的水平位移和轉(zhuǎn)動位移為:;妻:囊囊:囊:∞囊:,根據(jù)剛度等效原則,在同樣的外力作用下,等效圖式應(yīng)產(chǎn)生相同的位移,因而兩彈簧產(chǎn)生的彈性力分別為:,和:....,根據(jù)靜力平衡條件,有:,●∑∑一即:?一一.一.在承臺座板處加單位力矩,時,彈簧體系產(chǎn)生的水平位移和轉(zhuǎn)動位移為:;妻:囊:囊:要:囊:,圖.。等效結(jié)構(gòu),在相同的力作用下,產(chǎn)生相同的位移,相應(yīng)的彈性力分別為:,.:和::一.:,根據(jù)靜力平衡條件,有】∑一∑第二章計算模型的確定北方交通大學(xué)九七級碩士學(xué)位論文即:?一一一一?由式一、.、、得即去籃,:‘,磊。破:一::盈點:為驗證等效體系的正確性,使兩體系發(fā)生相同的位移,看它們受到的力是否相同。驗證如下:對體系?,:當(dāng)承臺座板底面發(fā)生位移苫時,結(jié)構(gòu)產(chǎn)生囂:。”、:,十。,/志耆::愛:.對體系:,:當(dāng)承臺座板底面發(fā)生位移約時,各彈簧結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的內(nèi)力如圖?所示,由靜力平衡條件得:..∑∑即圖.北方交通大學(xué)九七級碩士學(xué)位論文第二章計算堡型塑墮塞一一解得:?一吣:一驢穗南卜?爐矗毒與原結(jié)構(gòu)在相同位移下產(chǎn)生的力相同,證明此等效結(jié)構(gòu)合理。當(dāng)?shù)刃偙坶L為負值時,剛臂由承臺底向上延伸,如圖.所示。圖.為負值時的等效體系二.荷載的選取荷載的處理與彈性淺平基相同。三.單元劃分墩身部分單元的劃分及荷載的考慮均與彈性淺平基相似。承臺單獨劃分為一個剛性單元,其質(zhì)量平均分配到上下兩端的節(jié)點處。土一樁相互作用的等效無質(zhì)量剛臂單獨劃分為一個單元,兩端各聯(lián)有一水平彈簧。對于樁基礎(chǔ)的質(zhì)量,由于地震時基礎(chǔ)并非嵌固于地面或一般沖刷線處,而在地面或一般沖刷線以下某一深度范圍內(nèi)基礎(chǔ)會產(chǎn)生側(cè)移,因此計算地震力時應(yīng)考慮該范圍內(nèi)基礎(chǔ)的質(zhì)量。深度隨著基礎(chǔ)側(cè)面土和基礎(chǔ)本身的剛度而變化,要精確地確定它是比較困難的,好在即使考慮得不太準(zhǔn)確,對計算結(jié)果的影響也不是太大。根據(jù)《橋梁抗震設(shè)計》胡人禮著,地震區(qū)樁基礎(chǔ)的埋深≥./時為基礎(chǔ)的第二章計算模型的確定北方交通大學(xué)九七級碩士學(xué)位論文變形系數(shù),、。,。,可采用?./;若基礎(chǔ)埋深./』./,則采用;若基礎(chǔ)埋深≤./,則采用。為一系數(shù),當(dāng)在平行于地震水平力作用方向的平面內(nèi)有多根樁時,粗略地采用.~.;當(dāng)在平行于地震水平力作用方向的平面內(nèi)只有一根樁時,粗略地采用.~/。在進行有限元計算時將這一質(zhì)量作為水平集中質(zhì)量加在承臺座板底面節(jié)點處。四.約束作用土一樁相互作用的等效無質(zhì)量剛臂與地面相接的節(jié)點只能發(fā)生轉(zhuǎn)動和平動,不能產(chǎn)生軸向位移,其余各節(jié)點均可產(chǎn)生轉(zhuǎn)動、平動和軸向位移。所以本文采用的樁基礎(chǔ)橋墩計算模型如圖.所示。:會圖.樁基礎(chǔ)橋墩計算模型第四節(jié)沉井基礎(chǔ)的計算圖式一.荷載的選取荷載的處理與彈性淺平基相同。二.單元劃分墩身部分單元的劃分及衙載的考慮均與彈性淺平基相似。本文第二章計算模型的確定北方交通大學(xué)級碩士學(xué)位論文在編程計算自振特性時,為方便計算,將沉井劃分為個等單元。三.約束作用沉井底部的節(jié)點只能發(fā)生轉(zhuǎn)動和平動,不能產(chǎn)生軸向位移,其余各節(jié)點均可產(chǎn)生轉(zhuǎn)動,平動和軸向位移。四.沉井基底的剛度系數(shù)對于沉井基礎(chǔ),荷載的選取、單元的劃分及約束作用與前兩種基礎(chǔ)類似,但沉井基礎(chǔ)是作為彈性還是剛性模型來處理這個問題卻對抗震計算有較大的影響。下面對這一問題作詳細討論。沉井周圍地基士的作用,用平動柔度、轉(zhuǎn)動柔度和耦聯(lián)柔度指平動和轉(zhuǎn)動之間的耦聯(lián)來模擬。對于嵌固于巖層內(nèi)的沉井基礎(chǔ),其平動柔度和耦聯(lián)柔度為零,轉(zhuǎn)動中心在沉井底。而對于非嵌固的情況,轉(zhuǎn)動中心位鼉則隨加載方式的不同而改變。耦聯(lián)柔度的意義是,在作為剛體的沉井平動和轉(zhuǎn)動同時發(fā)生時,它是使沉井與周圍土體之問達到靜力平衡狀態(tài)的必要條件,從而可以正確地確定沉井轉(zhuǎn)動中心的位置,在使用中應(yīng)予以重視?！墩鹨?guī)》第..條規(guī)定:“橋墩的地震作用應(yīng)計入地基變形的影響”,第..條規(guī)定了非巖石地基基礎(chǔ)的柔度系數(shù)¨,。.。應(yīng)計入土的彈性抗力,并規(guī)定了明挖、沉井基礎(chǔ)底面地基柔度系數(shù)的計算公式,此公式與《橋規(guī)》附錄十四中當(dāng)沉井視作剛性時的公式相一致,并用《橋規(guī)》規(guī)定的法考慮土的彈性抗力?！稑蛞?guī)》在靜力分析中指出:對于沉井、樁基礎(chǔ)、管柱基礎(chǔ),都可按前面“一般情況”所述公式進行計算即與上~節(jié)樁基礎(chǔ)承臺底地基柔度系數(shù)的推導(dǎo)過程相似,得到墩底即沉井頂處的三個柔度系數(shù)。在用通用程序計算自振特性時,可以采用與樁基礎(chǔ)相似的方法,將這三個柔度系數(shù)轉(zhuǎn)化為一根等效無質(zhì)量剛性桿和兩個水平彈簧,而將沉井的質(zhì)量作為集中質(zhì)量加在墩底節(jié)點處。但是沉井不同于樁基礎(chǔ),其巨大質(zhì)量繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動慣量不可忽視,因此采用《橋規(guī)》附錄十四的方法,雖然能反映地基土的作用,卻不能準(zhǔn)確地反映沉井巨大質(zhì)量對于自振特性的影響。因而本節(jié)從另一角度考慮沉井周田土的抗力,找到一種新的計算模型,使之既能反映沉第二章計算模型的確定北方交通大學(xué)九七級碩士學(xué)位論文井周圍土的抗力,又能考慮沉井的慣性特性。同時,《橋規(guī)》在靜力分析中還指出:當(dāng)基礎(chǔ)埋于地面或局部沖刷線以下的深度≤./時,可按前面“一般情況”所述公式進行計算,也可將基礎(chǔ)視為具有無窮大剛度進行計算?！墩鹨?guī)》關(guān)于¨,。。,。:的公式就是按此剛性假定得到的。這時沉井基礎(chǔ)的計算模型類似于彈性淺平基。但在進行抗震計算時,需要計算橋墩的自振頻率和地震作用下墩底截面的剪力和彎矩,若沿用《橋規(guī)》規(guī)定的以.這一靜力分析的標(biāo)準(zhǔn)作為區(qū)分剛性基礎(chǔ)與彈性基礎(chǔ)的界限是否合適,需要作進~步研究。本節(jié)針對橋墩抗震計算中沉井基礎(chǔ)采用網(wǎng)性假定的適用界限問題進行了詳細的討論與計算。計算模型的選取關(guān)鍵在于如何考慮土的橫向抗力及如何確定沉井基礎(chǔ)的有限元計算圖式。本文土的抗力均采用法。分別采用了下列兩種計算模型:一、剛性模型.《橋規(guī)》對于置于非巖石地基上的剛性基礎(chǔ)如圖.所示,在土的剛度隨其埋深按地基系數(shù)的比例系數(shù)成比例增加時,當(dāng)?shù)孛婊驔_刷線處有力矩和水平力作用時,基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)角為:。:翌絲±塑基礎(chǔ)旋轉(zhuǎn)中心至地面或局部沖刷線的距離為:’~《震規(guī)》給出了替代側(cè)向和井底的土的彈性抗力的地基柔度系數(shù):,。麗而麗可瓦廁?！??第二章計算模型的確定北方交通大學(xué)九七級碩士學(xué)位論文一。對匕述地基柔度系數(shù)組成的柔度矩陣求逆,即得到位于沉井底部的。一剛度矩陣,其元素分別為:‰‰口‖。。。。。?！?。?！?。。。。。。。。。。。。。。?！??！?。。。。。。。。。。。。。。。。?！?。。。。。。。。。。。?！?。。。。。。。。。。?！?。。??一矽。。。。。。。’。。。。。。。。。。。?！?。?！?。。。。。。。。。。。?！?。。。。。。。?！?。。。?！?。。?！?。。。。。。?！??,一‰№~幣歷十印‖而。薪礦其物理意義為作用在沉井底面的表示周圍土的彈性抗力的三個彈簧的彈簧系數(shù),如圖.所示。對沉井基礎(chǔ)橋墩除需要考慮地基土的彈性抗力的剛度影響外,還應(yīng)考慮其巨大的質(zhì)量所產(chǎn)生的慣性效應(yīng),為此采用圖.所示計算模型,將沉井沿其軸線劃分為剛度為無限大的個梁單元,并將其質(zhì)量分別堆聚到各節(jié)點處,這樣對于沉井每一個單元來說,由于高度米左右和質(zhì)量均很小,可以不考慮每一單元的轉(zhuǎn)動慣量。二.彈性模型當(dāng)沉井很深時,在地震力的作用下井身會產(chǎn)生一定的彈性變形,再把它作為剛性體來考慮,就會與實際情況產(chǎn)生較大的誤差。而當(dāng)作樁基礎(chǔ)計算時,又不能考慮其巨大質(zhì)量所產(chǎn)生的慣性特性。所以將沉井基礎(chǔ)沿其軸線劃分為個梁單元,基礎(chǔ)側(cè)面土的抗力不再表示為基礎(chǔ)底面的三個集中彈簧,而是表示為聯(lián)在基礎(chǔ)側(cè)面的為基礎(chǔ)的單元數(shù)個水平彈簧,沉井底面土的抗力則等效為一個轉(zhuǎn)動彈簧聯(lián)在沉井底部?？紤]沉井基礎(chǔ)彈性變形的計算模型如圖.所示,代表沉井的各個梁單元取沉井的實際彎曲剛度,并在各節(jié)點處堆聚沉井的質(zhì)量。土的抗力表現(xiàn)為為基礎(chǔ)的單元數(shù)個水平彈簧和一個第二章計算模型的確定北方交通大學(xué)九七級碩士學(xué)位論文基底轉(zhuǎn)動彈簧。水平彈簧的形成如下:基礎(chǔ)上任意一點自地面以下處的水平地基系數(shù),此點發(fā)生單位水平位移時土的抗力為。。,所以整個基礎(chǔ)側(cè)面土的水平地基系數(shù)沿深度呈線性變化。將計算寬度。范圍內(nèi)任意一單元側(cè)面土的總抗力近似地平均分配到相鄰的兩節(jié)點上,從而形成各節(jié)點處的側(cè)向水平彈簧。具體推導(dǎo)如下:沉井深米,劃分為個單元,則每一單元的長度為/,第個單元兩端節(jié)點距井頂?shù)纳疃确謩e為/,/,水平地基系數(shù),分別為“//,單元側(cè)面土總的抗力為/;。,。/,然后將它平均分配到單元的兩個節(jié)點上去。依次類推,可以得出各節(jié)點處的水平彈簧值。井底轉(zhuǎn)動彈簧的形成如下:其中。為沉井底部地基土產(chǎn)生單位壓縮位移時所產(chǎn)生的豎向抗力,。為井底轉(zhuǎn)動慣量。非巖石地基上的剛性基礎(chǔ)剛性基礎(chǔ)計算圖式彈性基礎(chǔ)計算圖式.圖.圖.北方交通大學(xué)九七級碩士學(xué)位論文第二章計算模型的塞三、剛性假定的適用界限問題下面對橋墩抗震計算中沉井基礎(chǔ)采用剛性假定的適用界限問題進行討論。取某一直線上鐵路橋梁,采用跨度為‘的普通鋼筋混凝土梁,墩底直徑.’,墩身坡度:,一般沖刷圓形橋墩,墩高。,線位于墩底處,墩身采用號混凝土。沉井橫截面為圓形,其直徑為.“,沉井采用號混凝土。沉井底面地基系數(shù)的比例系數(shù)/。橋的設(shè)計烈度為度。分析思路:由于區(qū)分剛性基礎(chǔ)與彈性基礎(chǔ)的界限標(biāo)準(zhǔn)實際上包括兩方面的特性:沉井自身的特性沉井橫截面的彎曲剛度,沉井深度和沉井側(cè)面土的抗力地基系數(shù)的比例系數(shù),所以可以從以下兩個方面著手進行分析:.改變井深值,即改變沉井本身的柔度,分別按彈性模型與剛性模型計算橋墩順橋向振動特性,比較計算結(jié)果,,得出與自振頻率以及墩底剪力和彎矩的關(guān)系。.改變土的值,即改變土的抗力。分別按彈性模型與剛性模型計算橋墩順橋向自振特性,比較計算結(jié)果,得出與自振頻率以及墩底剪力和彎矩的關(guān)系。四、編程計算.對剛性基礎(chǔ)計算模型改變沉井埋深值,分別取.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,用二類場地的設(shè)計反應(yīng)譜曲線,分別進行抗震計算,得到相應(yīng)的自振頻率,,墩底剪力,彎矩,。改變土的地基系數(shù)的比例系數(shù)值,分別取,,,,,,,,,,/,在~/時用三類場地的設(shè)計反應(yīng)譜曲線,~/時用二類場地的設(shè)計反應(yīng)譜曲線分別進行抗震計算,得到相應(yīng)的自振頻率,,墩底剪力,彎矩,。.對彈性基礎(chǔ)計算模型,進行同樣的抗震計算,分別得到改變值、蘭三蘭鹽墨塑型塑墮塞查奎望奎堂壟主絲堡主堂焦堡塞值時的計算結(jié)果。,。,。。五、計算結(jié)果的分析.將改變時得到的彈性基礎(chǔ)和剛性基礎(chǔ)模型的自振頻率。,,,墩底地震力。,。和彎矩。,,的值列于表.,并比較。,的變化趨勢,分別示。以及墩底地震力。,,和彎矩。,,隨于圖.?？梢钥闯?對于自振頻率,當(dāng).時。彈性基礎(chǔ)與剛性基礎(chǔ)的誤差為%,當(dāng).時,彈性基礎(chǔ)與剛性基礎(chǔ)的誤差為%;而墩底剪力和彎矩的誤差比較小,均在%之內(nèi)。表.改變沉井埋深時的抗震計算結(jié)果∞。,。,//....................................................................................箜三童鹽蔓堡型塑堡墾塑鑾塑盔蘭壟主絲堡主堂焦絲壅羲。..//\~‖,』暑印一爭。孰?/\?一??一蒿.....一圖.改變時自振頻率。,,以及墩底的變化趨勢地震力。,。和彎矩。,,隨蘭三童鹽墨堡型盟塑塞查窒望查堂壟主堡堡圭堂垡絲塞的減少,彈性與剛性基礎(chǔ)模型的自從圖上可以看出,隨著振頻率越來越接近,逐漸趨向于一,這說明沉井越短,越類似于淺平基,可以按剛性模型來處理基礎(chǔ)。.將改變時得到的彈性基礎(chǔ)和剛性基礎(chǔ)模型的頻率。,,,墩底地震力。,,和彎矩。,,的值列于表.,并比較。,。以。的變化趨勢,示于圖.及墩底地震力。,,和彎矩。,,隨可以看出:對于自振頻率,當(dāng).時,彈性基礎(chǔ)與剛性基礎(chǔ)的誤差為%,當(dāng)Ⅱ.~.時,彈性基礎(chǔ)與剛性基礎(chǔ)的誤差為%;而墩底剪力和彎矩的誤差比較小,在%之內(nèi)。表.改變沉井側(cè)面土抗力時的抗震計算結(jié)果∞。.。,。//../......................................................墨三童生蘭夔型盟墮塞查窒望盔堂主絲堡主堂垡堡皇.‖萎董叮.。......圖.改變時自振頻率。,∞,以及墩底地震力的變化趨勢。,,和彎矩。,,隨北方交通大學(xué)九七級碩士學(xué)位論文第二章生箋垡型塑墮塞的減少,彈性與剛性基礎(chǔ)模型的自從圖上可以看出,隨著振頻率越來越接近,逐漸趨向于一,這說明沉井周圍土的抗力越小,越類似于淺平基,可以按剛性模型來處理基礎(chǔ)。.兩種計算結(jié)果的比較分析:從圖.和圖.可以看出,當(dāng).時,彈性基礎(chǔ)與剛性基礎(chǔ)的自振頻率誤差較大,約為%,不能忽視;而墩底剪力和彎矩的誤差較小,仍可應(yīng)用剛性假定。六、結(jié)論及驗證由以上的分析可知:在進行抗震計算時,《橋規(guī)》所給的區(qū)分沉井基礎(chǔ)采用彈性模型和剛性模型的界限.已經(jīng)不再合適,建議采用Ⅱ.作為沉井基礎(chǔ)彈性模型和剛性模型的區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)。取侯月線上一沉井基礎(chǔ)橋墩為例對上述結(jié)論進行驗證說明:一上部結(jié)構(gòu)為計算跨度。。的鋼筋混凝土粱橋,圓端形橋墩,墩高.’,順橋向墩底直徑.’,橫橋向墩底長度為.,墩身坡度::沉井基礎(chǔ)深。,直徑.。,土的抗力/,.。/。計算得到對其進行抗震計算,沉井分別用剛性基礎(chǔ)計算模型腳標(biāo)為和彈性基礎(chǔ)計算模型腳標(biāo)為,得到結(jié)果如下:。.,‘,.,誤差.%:。.,,.,誤差.%;。..,,..,誤差.%;誤差均在%之內(nèi),表明采用.作為區(qū)分彈性模型和剛性模型的界限是合適的。所以本文采用的沉井基礎(chǔ)計算模型如圖.所示。將沉井劃分為個等單元,周圍土的抗力等效為個水平彈簧,底部土的抗力等效為一個轉(zhuǎn)動彈簧。而墩身部分單元的劃分及荷載的考慮均與彈性淺平基相似。北方交通大學(xué)九七級碩士學(xué)位論文第三章場地與地基性厘塹場地與地基性質(zhì)分析第三章第一節(jié)場地一.場地場地與場地土是兩個不同的概念。場地土是指場地內(nèi)土的性質(zhì),主要指標(biāo)是土的剪切波速值;而場地是指工程活動所直接占用或相互影響的土地,它的范圍大小無需定義,在其范圍內(nèi)存在的各種地質(zhì)、地形等第一環(huán)境因素可能改變著局部的地震運動及其破壞作用,因而成為第一個重點研究和評價的對象。場地不僅考慮土的性質(zhì),而且考慮了土層的厚度。簡單地說,場地土反映了土的密實堅硬程度和動剛度;而場地類別則反映了土剖面的性質(zhì)。場地條件是指工程所在地附近一定范圍內(nèi)地基土質(zhì)條件、地形地貌特征、地層結(jié)構(gòu)和斷裂情況。地基土質(zhì)條件的影響包括地基剛性、土層厚度和軟弱夾層等因素的影響。場地覆蓋層:當(dāng)下層波速比上層波速大得多時可以當(dāng)作基巖。這時從地表反射回來的地震波到達巖土界面時將向上反射,只有很小一部分能量向下投射,這個分界面的埋深就是覆蓋層厚度或土層厚度。但是實際上土層的剛度往往是逐漸變化的,有時甚至可達巖漿巖,這對一般工程是很難行得通的;另一方面,由于建筑物破壞作用最大的是地震波中的中短周期成分,而深層介質(zhì)對這些成分的影響并不是很大的,因此作為分類標(biāo)準(zhǔn)的覆蓋層厚度也沒有必要考慮很大。目前對覆蓋層厚度的定義一般有兩種:絕對厚度,即從地面至基巖頂面的距離。相對厚度,即相鄰兩地層的波速比大于某一定值的埋深為覆蓋厚度。近年來,以覆蓋層厚度作為場地類別指標(biāo)的國家日益增多。原因是覆蓋層厚度不同產(chǎn)生震害差異的規(guī)律日益被人們所認(rèn)識,唐山第三章場地與地基性質(zhì)分析北方交通大學(xué)九七級碩士學(xué)位論文地震時覆蓋層厚的地區(qū)房屋倒塌率為%,而較薄的地區(qū)為%;委內(nèi)瑞拉加拉加斯地震時,發(fā)現(xiàn)覆蓋層厚度對不同層高建筑的破壞率隨厚度加大而提高。對層狀土地震反應(yīng)譜分析證明:土層的地震效應(yīng)主要取決于土層厚度、巖石阻尼比和剪切波速隨深度變化的規(guī)律,其中尤以土層厚度和剪切波速對場地頻譜影響最大。二.場地的工程分類:目前世界各國抗震設(shè)計規(guī)范大都采用反應(yīng)譜理論,而不同場地條件所導(dǎo)致的反應(yīng)譜特性值的變化是十分明顯的,因此需要區(qū)分場地的類別,以便準(zhǔn)確地確定和使用反應(yīng)譜。場地震害效應(yīng)通常表現(xiàn)為土層對地面運動的影響。例如同一震級和震中距處的軟弱粘性土,反映為特征周期長、振幅大、持續(xù)時間長因而破壞性也大;堅硬土和穩(wěn)定巖石則相反。因此場地土類別是場地類別劃分的重要指標(biāo)。一.場地類別的劃分標(biāo)準(zhǔn)場地條件對地震動的影響不僅與巖土的動力性質(zhì)有關(guān),還在很大的程度上與覆蓋層厚度及結(jié)構(gòu)有關(guān)。場地的分類應(yīng)以土層的放大作用和濾波性能為標(biāo)準(zhǔn)。各種分類基本遵守如下原則:.場地分類應(yīng)以其對地面運動強度和譜特性的影響作為準(zhǔn)則。.分類方法應(yīng)該盡可能地簡化,特別是應(yīng)能適用于一般工程地質(zhì)資料不足的實際情況。二.各國規(guī)范中場地分類差別較大,但總的來說,關(guān)于場地分類指標(biāo)有如下特點:場地類別評定指標(biāo)有土質(zhì)巖性、覆蓋層厚度、標(biāo)貫擊數(shù)、地下水位、抗剪強度、無側(cè)限抗壓強度、卓越周期、相對密度、干重力密度、反應(yīng)譜峰點周期、縱橫波速度、凍土特性、承載力等。用單指標(biāo)、雙指標(biāo)、多指標(biāo)進行場地類別的劃分占各規(guī)范總數(shù)的三分之一。絕大多數(shù)采用土質(zhì)巖性作為評定指標(biāo)。近些年來,采用剪切波速度或覆蓋層厚度作為主要評定指標(biāo)的方案較多。北方交通大學(xué)九七級碩士學(xué)位論文第三章塑墊量些薹些墮坌塑場地等級的分類一般劃分為三類和四類,其它劃分所占比例較少。對于樁基礎(chǔ)和墩式深基礎(chǔ),不改變其原劃定的場地類別,僅印度規(guī)范以樁尖或深基礎(chǔ)底部的場地土類別作為考慮影響的標(biāo)準(zhǔn)。場地的特征周期和剛度特性是很重要的,但由于其復(fù)雜性,目前仍以宏觀描述為主,而輔之以~些明確易懂的物理指標(biāo)。三場地分類方法:場地分類是一種定性的劃分方法,在實際應(yīng)用中存在很多問題。由于場地土層十分復(fù)雜,很難以某一個物理量來表示場地土層的地震動特性差異。下面我們簡單看一下我國幾種規(guī)范的場地分類。.‘震規(guī)對于場地土及場地的規(guī)定。場地土分為三類:類場地土:巖石和土層為密實的塊石土、漂石土或巖石、土層的平均剪切波速。。大于/。類場地土:類場地土、類場地土以外的穩(wěn)定土,或土層的平均剪切波速:。大于/并小于/者。類場地土:土層為松散飽和的中砂、細砂、粉砂;新近沉積的粘性土和軟塑至流塑的粘性土;淤泥和淤泥質(zhì)土;新填土,或土層的平均剪切波速。。小于或等于/。場地的分類:場地為單一場地土?xí)r,場地類別應(yīng)與場地土類別一致。場地內(nèi)存在多層的場地土?xí)r,場地類別應(yīng)取計算深度內(nèi)土層的平均剪切波速。。值,并應(yīng)符合表.規(guī)定。表.場地類別場地平均剪切波速~;。/第三章場地與地基性質(zhì)分析北方交通大學(xué)九七級碩士學(xué)位論文.當(dāng)無土層剪切波速實測資料時,可按《震規(guī)》附錄一選用。評定場地類別時,其土層的深度應(yīng)為地面或一般沖刷線以下,并不得小于基礎(chǔ)底面以下。.‘構(gòu)規(guī)對于場地的規(guī)定研究表明,場地士的平均剪切模量能較好地反映場地土層的剛度特性,而覆蓋土層的厚度與地震動特性和震害也有密切的關(guān)系,因此,《構(gòu)規(guī)》采用將兩者結(jié)合起來的場地評定指數(shù)來表征場地土的動力特性,并據(jù)此將場地分為四類。.場地指數(shù)應(yīng)按下列公式計算:一。‘’“?！胨街?一場地指數(shù)場地土層剮度對地震效應(yīng)影響的權(quán)系數(shù),可采用.。一場地覆蓋層厚度對地震效應(yīng)影響的權(quán)系數(shù),可采用.廣場地土層剛度指數(shù)。一場地覆蓋層厚度指數(shù)一場地土層的平均剪變模量一場地覆蓋層厚度,可采用地面至剪變模量大于或剪切波速大于/的土層頂面的距離。.當(dāng)場地土層的平均剪變模量大于或覆蓋層厚度不大于時,場地指數(shù)可采用.。.場地土層的平均剪變模量,可采用地面以下深度范圍內(nèi)土層的平均剪變模量;當(dāng)覆覆蓋層厚度小于時,可按實際覆蓋層厚度確定。場地土層的平均剪變模量,應(yīng)按下式計算:北方交通大學(xué)九七級碩士學(xué)位論文第三章場地與±自墨性質(zhì)分析∑磚一曙』??一?！埔允街?.一第層土的厚度,一第層土的密度。,一第層土的剪切波速一覆蓋層的分層數(shù)~重力加速度,可取./.場地土層的