摘 要

近年来，随着我国交通行业的发展，在城市桥梁建设中，立交桥跨越现有地下结构（地铁、地下通道等）变成很常见的一种工程情况，因此梁式承台应运而生，它是传统承台结构的一种变形。因此，研究考虑土-结构相互作用的地下梁式承台承载力是一个重要的课题。

本文以宝丰路硚口路（建设大道~京汉大道）改造工程桥墩地梁为工程背景，借助有限元分析软件OpenSees建立其分析模型，并对其进行承载力分析。本文在分析时将土-结构相互作用考虑在内，以土弹簧模拟土-结构相互作用。研究了土-结构相互作用对地下梁式承台受力，承载力的影响。同时探究了影响地下梁式承台极限承载力的因素。总结本文的研究，得到了如下结论：

（1）通过对比不考虑土-结构相互作用和考虑土-结构相互作用两种情况后发现，考虑土-结构相互作用后，承台梁内力分布更加均匀，并且承台梁内峰值弯矩和峰值剪力均有所减小，有利于梁的受力，提高了承台梁的承载力。同时在竖向荷载作用下，减小了梁的竖向挠度，对结构安全有利。

（2）混凝土强度，纵向钢筋配筋率，剪跨比对地下承载力有影响。地下梁式承台所能承受的极限荷载随着混凝土强度等级的提高而增大，但是同时随着混凝土强度的不断增大，承载力增长的幅度有减小的趋势；随着纵向钢筋配筋率的提高，地下梁式承台所能承受的极限荷载也随之提高，且提高的幅度较大；随着剪跨比的增大，地下梁式承台所能承受的极限荷载随之减小，但是同时这种变化的幅度有减小的趋势。

关键词：地下梁式承台；土-结构相互作用；OpenSees

Abstract

In recent years, with the development of China's transportation industry, in the construction of urban bridges, the overpasses that cross existing underground structures have become a very common type of engineering situation. Therefore, beam-type platforms have emerged. A variant of the traditional platform structure. Therefore, it is an important issue to study the bearing capacity of underground girder caps considering soil-structure interaction.

In this paper, the bridge piers of Baokou Road, Jiankou Avenue were used as engineering background, and the analysis model was established with the finite element analysis software OpenSees, and the bearing capacity was analyzed. In this paper, soil-structure interactions are taken into account in the analysis, and the soil-spring interaction is used to simulate the soil-structure interaction. The influence of soil-structure interaction on the bearing capacity and bearing capacity of underground beam caps was studied. At the same time, the factors affecting the ultimate bearing capacity of underground beam caps were explored. Summarizing the study of this paper, we have obtained the following conclusions:

(1) By comparing the soil-structure interaction without consideration and considering the soil-structure interaction, it is found that after considering the soil-structure interaction, the internal force distribution of the platform beam is more uniform, and the peak bending moment of the platform beam is The peak shear force is reduced, which is beneficial to the force of the beam and improves the bearing capacity of the platform beam. At the same time, under the vertical load, the vertical disturbance of the beam is reduced, which is beneficial to the safety of the structure.

(2) Concrete strength, longitudinal reinforcement ratio, and shear-to-span ratio have an influence on the underground bearing capacity. The ultimate load that the underground girder platform can bear increases with the strength grade of the concrete, but at the same time as the strength of the concrete increases, the growth rate of the bearing capacity tends to decrease; with the increase of the reinforcing ratio of the longitudinal reinforcement The ultimate load that can be endured by the underground beam platform also increases, and the magnitude of the increase is larger. With the increase of the shear-span ratio, the ultimate load that the underground beam platform can bear decreases, but at the same time the magnitude of this change There is a decreasing trend.

Key Words：Underground beam platform; soil-structure interaction; OpenSees

目 录

第1章 绪论 2

1.1课题的背景及研究意义 2

1.1.1课题的研究背景 2

1.1.2课题的研究目的及意义 2

1.2土结构相互作用研究现状 2

1.2.1土结构相互作用研究国内现状 2

1.2.2土结构相互作用研究国外现状 3

1.3深受弯构件的研究现状 4

1.3.1 深受弯构件研究国内现状 4

1.3.2 深受弯构件研究国外现状 5

1.4本文的研究思路和主要内容 6

第2章 土-结构相互作用基本理论 8

2.1 土-结构相互作用基本概念 8

2.2 土-结构相互作用分析方法 8

2.3 土-结构相互作用分析模型 9

第3章 考虑土-结构相互作用的地下梁式承台有限元模型的建立 11

3.1 OpenSees分析软件介绍 11

3.2 有限元模型的建立 12

3.2.1 材料的本构模型 12

3.2.2 单元类型 13

3.2.3 截面模型 13

3.2.4 非线性分析设置 14

3.2.5结构分析输出设置 14

3.3 地下梁式承台模型介绍 15

3.3.1 工程概况 15

3.3.2 内力计算 19

3.3.3 结果输出 22

第4章 土-结构相互作用对地下梁式承台承载力影响分析 23

4.1 利用规范手算梁截面承载力 23

4.2 利用世纪旗云结构设计工具软件进行计算分析 25

4.2.1 考虑弹性地基梁两端铰支分析结果 25

4.2.2 考虑弹性地基梁两端固支分析结果 29

4.2.3 探究不同类别土对弹性地基梁的影响 31

4.3 利用OpenSees分析土-结构相互作用的影响 33

4.3.1 对节点位移的影响 33

4.3.2 对支座反力的影响 35

4.3.3 对钢筋应变的影响 37

4.3.4 对弯矩的影响 39

4.4 利用OpenSees分析土-结构相互作用对承台承载力的影响 41

4.5 对比弹性地基梁模型与OpenSees土-结构相互作用模型 42

4.6 本章小结 44

第5章 地下梁式承台承载力影响因素分析 45

5.1 混凝土强度的影响 45

5.1.1 模拟构件参数的设计 45

5.1.2 结果分析 45

5.2 纵向钢筋配筋率的影响 47

5.2.1 模拟构件参数设计 47

5.2.2 结果分析 47

5.3 剪跨比的影响 49

5.3.1 模拟构件参数设计 49

5.3.2 结果分析 49

5.4 本章小结 50

第6章 结论与展望 52

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