下穿公路路基震动荷载对桥梁稳定性影响分析

万贻平 李子运

(1.江西省万年县建设局，江西 万年 335500； 2.重庆科技学院基建处，重庆 401331)

下穿公路路基震动荷载对桥梁稳定性影响分析

万贻平1李子运2

(1.江西省万年县建设局，江西 万年 335500； 2.重庆科技学院基建处，重庆 401331)

在实践调研资料分析的基础上，选取合适的路基震动加速度，就某地一高架桥下穿公路路基的震动作用对该桥的影响进行了数值模拟分析，结果表明，按照下穿路基设计标准，该下穿路对桥梁的影响较小。

震动，高速公路，桥梁，荷载

改革开放以来，我国大举进行城市化进程，大力推进基础设施建设，当今城市建设中，高楼鳞次栉比，城市立交，高架，轨道交通，地铁，桥梁，隧道一系列工程陆续上马，城市面貌日新月异。在此情况下，城市用地紧张成为一个日渐显现且迫切有待解决的重要问题，在既有构筑物附近或是周边新建构筑物的情况屡见不鲜，如既有桥梁下修建新的道路等。这种新修道路对已有高架桥安全、稳定性的影响已成为当今城市发展急需解决的重要关键技术问题之一。论文以某地拟建道路下穿一特大桥为例，在调研、实地检测以及数据分析等的基础上，采用数值分析的方法对拟建道路施工及后续运营过程中产生的震动荷载对桥梁稳定性影响进行了分析，旨在为类似建筑的安全性评价提供参考依据。

1 计算模型及参数选取

计算模型中，忽略侧墙和桥面构造的刚度效应，仅考虑某地特大桥下部道路车辆行驶荷载及施工过程震动荷载对于桥梁结构的影响。采用重庆大学购置的FLAC3D软件建立有限差分模型。桥面与承台各单元之间为固接，立柱与承台以及岩基之间采用固接，拱圈节点为主节点。模型共15 017个单元，22 152个节点，其有限差分分析见图1。

本次计算中岩土体采用摩尔库仑本构，桥梁采用弹性本构，地层参数根据该大桥下部干线南段(K0+0～K2+548.924段)道路工程工程地质勘察报告与设计资料见表1。

表1 岩土体及桥梁参数表

2 监测点布置及震动波的输入

由交通系统诱发的环境震动是一种强度相对较弱(主要是相对于工厂和施工)，频率较宽，同时持时较长的震动。而公路交通的振源频带一般都在80 Hz以下。一般情况下由振源到测试地点都要通过地下土层的传播。对于交通系统引起的震动，土的应变值一般为更小的数量级，因此，在土体中产生的震动波属于弹性波，加速度一般不超过0.1g。施工工程中产生的震动也属于环境震动也是一种强度相对较弱的波，因此，采用0.1g的加速度波可满足以上要求。

本次计算在桥梁的中心线部位布置了两排监测点，分别为JC1，JC2，JC3，JC4，JC5，JC6，其中，JC1，JC2，JC3用以监测车载震动过程中桥面的竖向加速度，JC4，JC5，JC6用以监测震动过程中桥面的水平加速度。监测点布置图见图2。震动荷载引起的加速度波输入见图3。

3 计算结果

3.1 位移场分析

图4为桥面在下部公路荷载震动作用下的位移等值线图，可以看出车载震动下桥面两侧产生不同程度的沉降变形，最大值仅为0.189 mm，可见荷载对桥面的影响较小。

3.2 应力场分析

桥下车载作用下，桥体最小、最大主应力等值线分布图见图5，图6(图中拉应力为正，压应力为负)。

从图5最小主应力图中可以看出在桥面连接部位出现了14 726 Pa的拉应力，这是因为建模时连接处采用实体连接，而实际上连接处是分开的，因而，14 726 Pa的拉应力本次计算可不予考虑。从图6可以看出在靠近公路的两根立柱出现了压应力集中，最大值为14 675 Pa。

3.3 震动速度分析

图7，图8分别为各监测点(JC1，JC3)加速度时程曲线图。本次计算中设置了瑞雷阻尼，分别为0.05和1.5。表2为各监测点加速度最大值的统计，可以看出JC2，JC3的竖向加速度较大，但未超出规范要求。

表2 各监测点最大加速度统计表 cm/s2

4 结语

应用数值模拟技术对某特大桥拟建下穿公路路基震动荷载作用下对大桥的安全影响进行了分析，得到了路基震动作用下桥梁桥面、桥墩等的位移场、应力场以及路面监测点的震动加速度时程曲线。结合规范得出，该特大桥下路面上行驶车辆施工过程产生的震动荷载都相对较小，对桥梁的安全性影响较小。

[1] 建设部118号令，城市桥梁检测和养护维修管理办法[S].

[2] CJJ 99—2003，城市桥梁养护技术规范[S].

[3] JTG H11—2004，公路桥涵养护规范[S].

[4] JTG D60—2004，公路桥涵设计通用规范[S].

Analysis on the influence of underpass highway sub-grade vibration dynamic load to bridge stability

Wan Yiping1Li Ziyun2

(1.JiangxiWannianConstructionBureau,Wannian335500,China;2.ConstructionDepartmentChongqingUniversityofScienceandTechnology,Chongqing401331,China)

Based on the practice investigation and data analysis, selecting the suitable sub-grade vibration acceleration, this paper made numerical simulation analysis on the influence of the vibration effect of a viaduct underpass highway sub-grade to the bridge, the results showed that, according to the design standard of underpass sub-grade, had little influence to underpass bridge.

vibration, highway, bridge, load

2015-01-15

万贻平(1980- )，男，硕士，助理工程师

1009-6825(2015)09-0163-02

U441.2

A