沉井基础地震响应规律及接触面应力分布特征研究

作     者：陈阳 张润妍 訾凡 韩健勇 贾鹏蛟 

作者机构：西安理工大学土木建筑工程学院 中国有色金属工业西安勘察设计研究院有限公司 山东建筑大学土木工程学院 苏州大学轨道交通学院 

出 版 物：《铁道学报》 (Journal of the China Railway Society)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金(52008338) 陕西省博士后项目(2023BSHYDZZ138) 陕西省科协青年人才托举计划(20240722) 中国水利水电科学研究院水利部水工程建设与安全重点实验室开放研究基金(NO.IWHR-ENGI-202305) 山东省高等学校“青创团队计划”(2023KJ324) 

主　　题：沉井基础 地震 有限元-无限元 应力 稳定性 

摘      要：针对现有桥梁沉井基础结构抗震分析方法欠缺的问题，引入“有限元-无限元计算理论，建立地震作用下沉井基础的时域分析有限元-无限元耦合计算模型。分析沉井基础对地震动峰值强度大小、场地土动力特性及结构与土体接触面应力分布特征等的响应规律。研究结果表明，地震波在场地土的传播过程中，随着峰值加速度从0.1g增加至0.4g时，其振动效应被逐渐放大，且基础顶部加速度放大系数较底部更为显著。场地土的动力特性对沉井基础与四周地基相互作用系统有显著的影响，忽略土层惯性力可能导致低估基础顶部和底部的水平相对峰值位移约40%。基底面法向接触应力呈中心对称分布，且在基础边缘呈现显著的集中现象。基底切向应力则沿该点近似反对称分布，且剪应力在沉井底部边缘处分布较为复杂。地震初期，受地基土的约束作用，沉井基础结构外边缘法向应力底部大于顶部。然而，由于能量的积累和传递，基础顶部的法向应力逐渐增大，基础顶底部应力差异逐渐减小。研究结果可为沉井基础的抗震设计提供参考依据。