Comparative Study of Pile Foundation Seismic Simplify Model for Urban Railway Bridge
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摘要: 以郑州城郊铁路工程中独柱高架车站为例,将土体化为一系列弹簧,描述土体的变形性质。通过比较《城市轨道交通结构抗震设计规范》中的非线性土弹簧、《铁路桥涵地基和基础设计规范》中的m系数法弹簧及Mindlin解弹簧进行建模计算得到的车站结构的地震响应,由结果可知结构地震响应对承台处弹簧刚度最为敏感。另外,将分布弹簧模型等代为六弹簧模型进行地震反应计算,结果表明桩体质量的影响与承台质量相比很小。Abstract: Based on the single column station in Zhengzhou suburb railway engineering, soil material is considered as a series of springs to describe the deformation properties.A comparative study of non-linear spring from Code for Seismic Design of Urban Rail Transit Structures, m coefficient method from Code for Design on subsoil and foundation of railway bridge and culverts, and soil modulus in Mindlin model is conducted, which explains that the seismic response of bridge structure is most sensitive to spring stiffness around pile cap.In addition, a six-spring model is gained based on the primary distributed spring model to calculate the seismic response, which shows that the influence of pile mass is very small compared with the influence of pile cap mass.
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Key words:
- Soil-pile interaction spring /
- Stiffness coefficient values /
- Soil nonlinear /
- Pile cap mass /
- Pile mass
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表 1 桥梁结构的工程材料
Table 1. Materials of bridge structure
上部结构框架梁、板、柱 桥梁墩柱 上部结构盖梁承台 桩基和承台 C45混凝土 C45混凝土 C50混凝土 C35混凝土 表 2 土体基本参数
Table 2. Basic parameters of soil
土层 天然密度
ρ/g·cm-3水平基床系数
/kPa·m-1竖向基床系数
/kPa·m-1压缩模量
Es/kPa地基系数的比例系数
m/kPa·m--2⑤1粉土 1.65 45000 15000 6000 6000 ⑥5黏土 1.65 62200 20733 12900 13000 ⑥5黏土 1.65 62200 20733 12900 13000 ⑥4细砂 2.01 43300 14433 20000 13000 ⑥6泥质胶结黏性土 1.71 50000 16667 11000 11000 ⑦4细砂 2.01 55000 18333 20000 15000 ⑦4细砂 2.01 55000 18333 20000 15000 ⑦3泥质胶结砂土 1.97 60000 20000 35000 26000 ⑧7泥质胶结黏性土 2.10 65000 21667 20000 23000 ⑧7泥质胶结黏性土 2.10 65000 21667 20000 23000 ⑧7泥质胶结黏性土 2.10 65000 21667 20000 23000 ⑧4泥质胶结砂土 2.30 60000 20000 40000 28000 表 3 《规范》线性弹簧与m系数法、Mindlin法弹簧刚度值
Table 3. Stiffness values in "code" linear spring model, m method and Mindlin model
深度/m Mindlin/103kN·m-1 m/103kN·m-1 规范/103kN·m-1 Mindlin/规范 m/规范 -2.75(承台) 143.80 350.63 843.75 0.17 0.42 -7 127.87 472.5 337.5 0.38 1.40 -12 554.97 1755 466.5 1.19 3.76 -17 821.63 2486.25 466.5 1.76 5.32 -22 1686.06 3217.5 324.75 5.19 9.91 -27 1154.52 3341.25 375 3.07 8.91 -32 2513.18 5400 412.5 6.09 13.09 -37 2928.06 6243.75 412.5 7.09 15.14 -42 5851.30 12285 450 13.00 27.30 -47 3759.67 12161.25 487.5 7.71 24.95 -52 4176.15 13455 487.5 8.56 27.60 -57 4592.95 14748.75 487.5 9.42 30.25 -62 10020.06 19530 450 22.26 43.40 -
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