砂土场地桩柱式墩桥梁桩身地震需求简化计算方法

桩柱式墩是桥梁工程中广泛采用的下部结构形式，但如果桩身没有进行有效的能力保护设计，在地震作用下可能形成塑性铰。而且，由于土桩动力相互作用的复杂影响，如何根据墩柱塑性铰区截面的超强弯矩计算桩身的抗震需求，依然是桩柱式墩桥梁延性抗震设计中的技术难题。为此，本文基于土-桩-结构一体化模型，对桩柱式墩桥梁的延性抗震设计方法开展研究，重点解决桩身地震需求的简化计算问题。通过开展不同地震强度下桩柱弯矩分布发展规律研究，确定了桩身地震需求参数；通过桩身地震需求参数敏感性分析，结合大量参数分析及多元线性回归方法，建立了桩身地震需求参数与土体、结构参数之间的关联关系，提出了基于能力保护的桩身抗弯需求和加强配筋范围的简化计算方法。研究成果可为我国桩柱式墩桥梁延性抗震设计方法的改进提供依据。

Pile Group Effect Modeling and Parametric Sensitivity Analysis of Scoured Pile Group Bridge Foundations in Sandy Soils under Lateral Loads

冲刷会增加桩群基础在地震作用下产生的损伤。量化冲刷桩群基础抗震性能的参数敏感性对于地震多发地区桥梁的优化设计和改造至关重要。这种量化需要计算高效且能准确描述这些系统复杂土-基础-结构相互作用力学行为的数值模型。本研究提出了一种基于非线性温克尔地基梁方法的桩群高效有限元模型（FEM）。该有限元模型采用非对称p-乘数来描述在施加循环侧向荷载时，对前导桩和后随桩施加的不同土体阻力。所提出的有限元模型通过将数值响应与文献中准静态试验的实验测量结果进行比较，验证了其有效性，并用于进行广泛的参数敏感性分析，以量化对11个结构和土体参数的响应敏感性。采用龙卷风图来识别这些参数对冲刷桩群抗震性能的重要性排名。所得结果表明，所提出的有限元模型能够捕捉桩群基础的整体和局部结构响应。参数敏感性分析表明，桩群基础具有相当大的延性能力。桩径和桩的轴向荷载比是影响桩群抗震性能最重要的参数。在考虑冲刷效应时，增加桩径是提高桩群抗震性能最有效的方法。冲刷桩群的抗震性能随桩轴向荷载比的增加而恶化。对于深桩群基础，抗震性能对桩长和砂土相对密度非常不敏感。基于参数分析的结果，提出了考虑冲刷效应的桩群基础抗震设计建议。

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