墩台洪水冲刷对RC桥梁构件和整体抗震性能的影响

作     者：吴文朋 张文华 药永娇 张超 WU Wenpeng;ZHANG Wenhua;YAO Yongjiao;ZHANG Chao

作者机构：湘潭大学土木工程学院湖南湘潭411105 中南大学土木工程学院湖南长沙410075 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51908481) 湖南省自然科学基金资助项目(2024JJ5380) 湖南省教育厅科学研究项目(21B0148) 

出 版 物：《铁道科学与工程学报》 (Journal of Railway Science and Engineering)

年 卷 期：2024年第21卷第10期

页      码：4123-4135页

摘      要：跨水域桥梁结构的约束边界和动力特征在经历洪水冲刷后会发生改变,为探讨墩台洪水冲刷对桥梁构件和整体抗震性能的影响,以我国西部地震活跃区某跨河的钢筋混凝土(RC)桥梁工程为例,根据算例桥梁桥址处的历史水文数据对流经河流的洪水危险性进行概率性统计分析。通过建立桥墩和桥台的冲刷深度风险评估曲线,分别以超越概率2%、50%和98%对应的冲刷深度来表征严重、中等和常规的洪水冲刷工况,在此背景下探讨了不同工况下的桩−土相互作用和台−土相互作用的模拟方法。采用OpenSees程序建立了算例桥梁的非线性有限元模型,通过输入100条地震波进行桥梁动力响应计算。基于计算结果分析了墩台洪水冲刷对桥梁构件、系统易损性以及构件损伤顺序的影响规律。研究结果显示,随着墩台洪水冲刷程度的增加,桥墩地震损伤概率逐渐减小,桥台和桩基地震损伤概率明显增大,支座地震损伤概率有一定增加但变化不大。此外,桥梁结构系统层次的地震易损性随洪水冲刷程度增加而增大。不同桥梁构件的损伤顺序和级差会随洪水冲刷程度的增加而发生明显改变,特别是,严重冲刷后不易修复的桥台和桩基可能率先发生破坏。研究结果对理解墩台冲刷情况下RC桥梁的抗震性能具有较好的工程实用价值,特别是跨水域桥梁进行构件能力保护设计时有必要提前考虑运营阶段墩台冲刷效应的影响。

主 题 词：桥墩 桥台 地震 洪水 冲刷 易损性 

学科分类：081406[081406] 08[工学] 0814[工学-地质类] 082301[082301] 0823[工学-农业工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20240022

馆 藏 号：203155558...