高速鐵路橋梁群樁基礎(chǔ)動(dòng)力阻抗影響因素分析

喬 宏， 戴祖豪， 龍佩恒， 王辰羽

(北京建筑大學(xué)土木與交通工程學(xué)院， 北京 102616)

近年來(lái)，中國(guó)的高速鐵路事業(yè)得到了迅猛的發(fā)展[1-2]。為保證線路平順性和列車運(yùn)營(yíng)平穩(wěn)性的要求，高速鐵路線路中橋梁所占的比例很高，平均比例達(dá)55%[3]?；A(chǔ)是橋梁結(jié)構(gòu)的重要組成部分，關(guān)乎橋梁的整體安全[4]?？紤]到規(guī)范中對(duì)高鐵線路平順性及地基沉降的特殊要求，高速鐵路橋梁一般采用群樁基礎(chǔ)的形式。

另一方面，高速鐵路建成之后，在其整個(gè)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，由于列車荷載的作用，橋梁體系幾乎一直處于動(dòng)力作用之下，這也使得樁基礎(chǔ)不可避免地受到長(zhǎng)期的動(dòng)荷載作用，因此在樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該合理考慮樁-土相互作用的影響[5]。眾多研究也表明[6-7]，樁土相互作用會(huì)影響橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)幅值。然而，到目前為止，中國(guó)高速鐵路橋梁樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)主要從保證基礎(chǔ)的強(qiáng)度與穩(wěn)定以及地基的承載力和變形的角度出發(fā)，并沒有考慮樁基礎(chǔ)動(dòng)力剛度的影響。因此，關(guān)于高速鐵路橋梁樁基礎(chǔ)尤其是樁基礎(chǔ)與周圍土體組成的相互作用體系在動(dòng)荷載作用下的振動(dòng)特性值得研究，不僅具有科研意義，還有一定的工程價(jià)值。

在對(duì)樁-土相互作用體系進(jìn)行動(dòng)力分析時(shí)，一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題就是樁基礎(chǔ)動(dòng)力阻抗的求解及其動(dòng)力特性分析。樁基礎(chǔ)的動(dòng)力阻抗定義為施加在基礎(chǔ)上的諧振力與所引起的諧振位移的比值，通常與頻率密切相關(guān)[8]。動(dòng)力阻抗包含實(shí)部和虛部?jī)刹糠郑罢弑硎緲兜膭?dòng)剛度，后者則表示由于樁的振動(dòng)在樁身周圍的土體中向無(wú)限遠(yuǎn)場(chǎng)輻射振動(dòng)能量時(shí)所產(chǎn)生的幾何阻尼[9]?！?br>