樁基沖刷對(duì)近海大跨斜拉橋地震響應(yīng)的影響分析

李靜文，龔 戀，徐略勤，陶 源

(重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院， 重慶 400074)

在越江跨海的大型橋梁工程中，樁基礎(chǔ)是最廣泛采用的基礎(chǔ)形式之一，而且很多都直接建在深水當(dāng)中。在水流的沖刷作用下，河床和海床受到嚴(yán)重的剝蝕，導(dǎo)致樁基周圍的土體被水流帶走，形成沖坑，使樁基礎(chǔ)的埋深不斷減小。統(tǒng)計(jì)表明，在美國(guó)所有破壞的橋梁當(dāng)中，大約50%與樁基沖刷有一定的關(guān)系[1]。由沖刷導(dǎo)致的土體卸載不僅會(huì)影響樁基側(cè)向和豎向承載力，也會(huì)引起樁基整體剛度的變化，在地震作用下樁基的地震響應(yīng)和抗震能力都將發(fā)生變化，進(jìn)而影響全橋的抗震性能，對(duì)于斜拉橋這種柔性結(jié)構(gòu)體系來說尤其如此。

樁基沖刷問題早在20世紀(jì)60年代就受到了關(guān)注，Palmer[2]通過現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)研究了在波浪與水流聯(lián)合作用下單樁周圍沖刷坑的形成過程。隨后，薛九天等[3-4]采用試驗(yàn)和理論分析進(jìn)一步研究了樁基周圍土體的沖刷過程。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)樁基沖刷問題以及沖刷深度的計(jì)算取得了一定的研究成果，但是在樁基沖刷給橋梁地震響應(yīng)帶來的影響方面的研究仍較薄弱。葉愛君等[5]圍繞蘇通大橋大型樁基礎(chǔ)的河床沖刷問題，研究了沖刷深度對(duì)橋梁地震響應(yīng)的影響，屬于國(guó)內(nèi)較早的研究成果之一。近年來，梁發(fā)云等[6-8]都從不同的角度，采用不同的方法研究了沖刷問題對(duì)橋梁地震響應(yīng)的影響，但總的來看，現(xiàn)有研究仍存在各自的局限性。本文圍繞某近海大跨斜拉橋，在現(xiàn)有研究基礎(chǔ)上，建立考慮樁基沖刷的全橋有限元分析模型，通過參數(shù)對(duì)比和增量動(dòng)力(IDA)等分析手段深入研究橋梁地震響應(yīng)的變化規(guī)律及其演化過程，以期為背景工程的抗震性能評(píng)估提供參考?！?br>