陳 旭，李春祥

（1.東北大學(xué)（日本）災(zāi)害科學(xué)國(guó)際研究所，仙臺(tái)980-8576；2.上海大學(xué)力學(xué)與工程科學(xué)學(xué)院，上海200444）

隨著近年來(lái)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，我國(guó)西部地區(qū)建設(shè)了大量的橋梁。為了跨越深山峽谷，這些橋梁的最大墩高往往超過(guò)40m，在某些極端情況下甚至?xí)^(guò)100m［1-2］。西部又是我國(guó)地震最為頻發(fā)的地區(qū)之一，近20年內(nèi)經(jīng)歷了例如汶川地震（2008年，M8.0）、玉樹地震（2013年，M7.1）等重大災(zāi)害。考慮到上述這些高墩橋梁通常在當(dāng)?shù)氐慕煌ňW(wǎng)絡(luò)中處于樞紐地位，是震后救災(zāi)的生命線，因此需要對(duì)它們的抗震性能進(jìn)行深入研究，確保其在震后能夠迅速恢復(fù)一定的功能，允許應(yīng)急車輛通過(guò)。

與常規(guī)中低墩橋梁不同，由于橋墩自身質(zhì)量接近甚至大于上部結(jié)構(gòu)，高墩橋梁的地震響應(yīng)會(huì)受到墩身慣性力及高階振型的顯著影響［3］?，F(xiàn)有關(guān)于高墩橋梁的數(shù)值分析及振動(dòng)臺(tái)實(shí)驗(yàn)研究表明，由于墩身高階振型作用：①高墩墩身中部會(huì)在強(qiáng)震作用下產(chǎn)生第2個(gè)塑性鉸，與現(xiàn)行規(guī)范假設(shè)不一致；②地震剪力及彎矩響應(yīng)沿墩高的分布情況會(huì)比常規(guī)橋墩更加復(fù)雜，規(guī)范中的能力保護(hù)設(shè)計(jì)不再適用；③墩頂位移與墩底曲率不再同步變化，無(wú)法繼續(xù)使用現(xiàn)行基于位移的方法進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)［4-6］。但上述這些研究，均未探討土層特性及樁土相互作用對(duì)高墩橋梁地震響應(yīng)的潛在影響，例如在振動(dòng)臺(tái)實(shí)驗(yàn)中，研究人員假設(shè)墩底固結(jié)，未考慮樁基礎(chǔ)可能的破壞及對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能的影響。

Chen等［7］在對(duì)高墩橋梁的研究過(guò)程中采用非線性p-y、t-z和q-z彈簧模擬了土層對(duì)樁基礎(chǔ)的約束作用；并基于有限元分析結(jié)果指出，在強(qiáng)震作用下，土層確實(shí)會(huì)進(jìn)入非線性狀態(tài)，采用彈性彈簧（如m法）模擬基礎(chǔ)剛度會(huì)對(duì)結(jié)果造成一定誤差。但該項(xiàng)研究中，主要將土層作為樁基礎(chǔ)的非線性約束，并未考慮其對(duì)地震動(dòng)輸入的影響，即未考慮地震波從基巖傳遞至地表的變化情況。

本文重點(diǎn)研究樁土相互作用對(duì)高墩橋梁地震響應(yīng)的影響。首先基于OpenSees平臺(tái)建立橋梁結(jié)構(gòu)的非線性有限元模型，分別采用p-y等非線性彈簧和基于m法的線性彈簧對(duì)樁基礎(chǔ)進(jìn)行模擬。隨后選取適當(dāng)?shù)牡卣饎?dòng)記錄作為輸入，通過(guò)對(duì)比不同工況的結(jié)果，分析土層對(duì)地震輸入及結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響，并在此基礎(chǔ)上，對(duì)實(shí)際工程的設(shè)計(jì)工作提出建議。

1 有限元模型及分析工況

1.1 原型介紹

選取如圖1所示的西部地區(qū)典型高墩橋梁作為原型。該橋上部結(jié)構(gòu)為4×30 m一聯(lián)T型混凝土連續(xù)梁，位于高50 m的空心橋墩之上；墩梁之間采用10個(gè)GJZ 300×300×61疊層橡膠支座。每個(gè)橋墩橫橋向?qū)挾燃敖孛姹诤裱囟崭弑３植蛔?，分別為5.0 m和0.6 m；縱橋向墩頂寬度為2.1 m，沿墩高向底部按1/80傾斜度擴(kuò)大，如圖2所示。每個(gè)橋墩均位于由4根直徑1.8 m、長(zhǎng)30 m鋼筋混凝土鉆孔灌注樁支撐的承臺(tái)上。

圖1 橋梁原型立面（單位：m）Fig.1 Elevation of bridge prototype(unit:m)

1.2 數(shù)值模型

由于橋梁原型的質(zhì)量及剛度分布較為均勻，因此為了簡(jiǎn)化分析過(guò)程、提高運(yùn)算效率，研究過(guò)程中選取其中一個(gè)橋墩作為對(duì)象建模，如圖1中陰影部分［6］。在現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)策略中，通常將上部結(jié)構(gòu)（主梁及蓋梁）作為能力保護(hù)構(gòu)件，要求在地震中不發(fā)生破壞。因此建模時(shí)，將主梁簡(jiǎn)化為位于墩頂?shù)馁|(zhì)點(diǎn)，其質(zhì)量等于一跨（30 m）主梁的質(zhì)量（Ms），

采用彈性梁柱單元對(duì)蓋梁進(jìn)行模擬，如圖3所示。從圖1可以看出，縱橋向存在多個(gè)橋墩，因此模擬時(shí)限制墩頂質(zhì)點(diǎn)繞橫橋向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度；與之類似，由于梁底沿橫橋向布置有多個(gè)橋墩，且蓋梁設(shè)置有橫向擋塊，因而在簡(jiǎn)化模型中同樣限制主梁繞縱橋向及豎向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。亦即，圖3中所示的墩頂質(zhì)點(diǎn)，僅考慮沿縱橋向和橫橋向的平動(dòng)自由度，而不允許其發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。

由于橋墩在強(qiáng)震作用下會(huì)產(chǎn)生非線性反應(yīng)，因此采用非線性纖維梁柱單元對(duì)其進(jìn)行模擬。如圖3c所示，根據(jù)材料及約束程度將截面細(xì)分為核心/保護(hù)層混凝土纖維和鋼筋纖維?；炷梁弯摻畈牧系谋緲?gòu)關(guān)系分別根據(jù)Kent-Scott-Park模型［8］和雙折線模型［9］定義（如圖4），混凝土本構(gòu)關(guān)系參數(shù)中的下標(biāo)cover和core分別對(duì)應(yīng)保護(hù)層和核心混凝土。疊層橡膠支座采用如圖4c所示的雙折線模型進(jìn)行模擬［7］；其中Gb、Ab和tr分別為橡膠層的剪切剛度、面積和總厚度，數(shù)值分別為1.0 MPa、9×104mm2和61 mm；其余參數(shù)可按圖中公式計(jì)算。

圖4 材料本構(gòu)模型Fig.4 Constitutive relations of materials

1.3 橋梁基礎(chǔ)模擬

如前所述，在Chen等［6］的振動(dòng)臺(tái)實(shí)驗(yàn)中，高墩模型直接固定于振動(dòng)臺(tái)上；而在實(shí)際工程中則通?；趍法，將土層和混凝土樁組成的基礎(chǔ)等效為線彈性平動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)彈簧，以提高運(yùn)算效率。由于土體的非線性特性，這2種方向顯然都無(wú)法考慮樁土相互作用，不能對(duì)樁基礎(chǔ)進(jìn)行準(zhǔn)確模擬。而p-y曲線法是目前較為公認(rèn)能夠有效捕捉土體非線性性能的模擬方法［10-12］。在眾多建立非線性p-y曲線的方法中，API（American Petroleum Institute）［13］方法是較為簡(jiǎn)單直接、應(yīng)用廣泛的一種。因此本文采用該方法，分別采用OpenSees軟件中的PySimple1、TzSimple1和QzSimple1材料模擬非線性p-y、t-z和q-z彈簧，考慮土層效應(yīng)。如圖3a所示，這些非線性彈簧沿樁基礎(chǔ)間隔2.0m分布。根據(jù)實(shí)際場(chǎng)地情況，計(jì)算相關(guān)彈簧參數(shù)時(shí)考慮3層土層，相應(yīng)的內(nèi)摩擦角分別為36°、40°和40°，m值分別取為1.2×104kN·m-4、1.5×104kN·m-4和2.5×104kN·m-4。此外，研究過(guò)程中還采用m法建立了線彈性空間6彈簧基礎(chǔ)，以便與p-y彈簧模型進(jìn)行對(duì)比，呈現(xiàn)樁土相互作用對(duì)高墩橋梁結(jié)構(gòu)抗震性能的影響，如圖3b所示。

1.4 分析工況

研究過(guò)程共考慮了如下3個(gè)工況：①工況1：考慮土層對(duì)于基巖地震動(dòng)的影響，采用合適的地震記錄作為輸入加載于p-y彈簧模型，將所得到的結(jié)構(gòu)反應(yīng)作為比較基準(zhǔn)；②工況2：直接將基巖地震動(dòng)輸入6彈簧模型；③工況3：將工況1中的地震動(dòng)輸入6彈簧模型。對(duì)比上述工況1和工況3的結(jié)果，可以明確采用6彈簧模擬樁基礎(chǔ)體系的適用性；對(duì)比工況2和工況3的結(jié)果則可以獲得基巖地震動(dòng)經(jīng)土層傳遞后對(duì)高墩結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的影響。

2 地震動(dòng)選擇及加載

2.1 地震動(dòng)選擇

為了避免地震動(dòng)選擇不當(dāng)導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)反應(yīng)偏差，Baker［14］提出了一種CMS-ε方法來(lái)選擇合適的地震輸入。這種方法通過(guò)采用ε刻畫反應(yīng)譜形狀，同時(shí)根據(jù)場(chǎng)地條件確定目標(biāo)反應(yīng)譜（conditional mean spectrum，CMS），隨后選擇匹配該目標(biāo)譜的地震動(dòng)記錄作為輸入［15］?；贚ei等［16］對(duì)西部地區(qū)進(jìn)行的地震災(zāi)害分析結(jié)果構(gòu)建相應(yīng)目標(biāo)譜，并據(jù)此從太平洋地震工程研究中心（PEER）的強(qiáng)震數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇了8條實(shí)際記錄作為后續(xù)分析的地震動(dòng)輸入。

表1列出了所選地震動(dòng)未經(jīng)調(diào)幅的原始信息。從中可以看出，所有記錄的震中距（Rjb）均小于10 km，地面加速度峰值（PGA）分布范圍為0.190g至0.874g。圖5給出了通過(guò)CMS-ε方法建立的目標(biāo)譜以及所選擇地震動(dòng)的加速度反應(yīng)譜。從圖中可以看出，這8條地震動(dòng)的平均加速度反應(yīng)譜與目標(biāo)譜非常吻合，表明這些地震記錄能夠有效表征西部地區(qū)的地震災(zāi)害情況。

圖5 所選地震動(dòng)加速度反應(yīng)譜Fig.5 Acceleration spectra of selected motions

表1 所選地震動(dòng)信息Tab.1 Selected input motions

2.2 地震動(dòng)加載

為了充分考慮樁土相互作用對(duì)結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)帶來(lái)的影響，通常需要建立基巖及土層的半空間有限元模型，采用p-y彈簧模擬土層與樁基礎(chǔ)的連接，隨后將地震動(dòng)施加于基巖底部進(jìn)行時(shí)程分析。盡管這種方式所得到的結(jié)果相對(duì)較為精確，但會(huì)導(dǎo)致運(yùn)算耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)［17］。Shang等［18］通過(guò)數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究表明，將基巖傳遞至地表處的地震動(dòng)作為一致輸入，施加于樁基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)處，可以獲得較為精確的結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)。因此為了簡(jiǎn)化有限元模型、提高分析效率，利用DEEPSOIL軟件［19］考慮土層作用，獲取地表處的地震反應(yīng)，并將其作為動(dòng)力分析時(shí)的輸入（如圖3所示）。圖6以E1及E3地震動(dòng)為例，對(duì)比了其在基巖和地表的時(shí)程，為便于比較，圖中基巖地震動(dòng)的峰值均已調(diào)整至1.0 m·s-2。從圖中可以看出，在土層中傳遞之后，地震動(dòng)的PGA都有所上升，E1、E3地震動(dòng)從1.0 m·s-2分別上升至1.62 m·s-2、1.30 m·s-2；其余地震動(dòng)的情況也與此類似。由此可見(jiàn)，若在分析過(guò)程中忽略土層的作用，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)輸入地震動(dòng)強(qiáng)度有所偏差，從而對(duì)分析結(jié)果造成顯著影響。

圖6 基巖地震動(dòng)與地表地震動(dòng)比較Fig.6 Comparisons of motions recorded at bedrock and ground surface

需要注意的是，盡管表1中所列出的地震動(dòng)并非記錄自基巖，但為了研究土層及樁土相互作用對(duì)高墩橋梁結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的影響，本文分析過(guò)程中將其視為基巖震動(dòng)，在工況2中施加于基巖和承臺(tái)底。而對(duì)于工況1和工況3，則將從DEEPSOIL軟件中獲得的地表地震動(dòng)分別施加于各個(gè)非線性土彈簧節(jié)點(diǎn)和承臺(tái)底部節(jié)點(diǎn)。

3 結(jié)果分析

采用增量動(dòng)力分析（incremental dynamic analysis，IDA）方法對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。首先根據(jù)目標(biāo)反應(yīng)譜選取實(shí)際地震動(dòng)作為輸入；隨后將這些地震動(dòng)從較小強(qiáng)度開始逐漸放大，在每一強(qiáng)度等級(jí)都對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行非線性時(shí)程分析；最后將所得到的結(jié)構(gòu)響應(yīng)與地震動(dòng)強(qiáng)度呈現(xiàn)在同一張圖上，研究結(jié)構(gòu)的抗震性能［20］。

3.1 墩底內(nèi)力響應(yīng)

現(xiàn)有數(shù)值模擬及振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究表明，高墩橋梁的墩身最大剪力及彎矩需求通常仍然出現(xiàn)在墩底區(qū)域［5-6］，因此圖7給出了3種工況下不同地震動(dòng)輸入強(qiáng)度時(shí)墩底剪力及彎矩的響應(yīng)情況。圖中空心標(biāo)記表示不同地震動(dòng)記錄的結(jié)果，實(shí)心標(biāo)記表示各工況的平均值。

從圖7a中可以看出，當(dāng)?shù)卣疠斎霃?qiáng)度較小時(shí)（PGA小于0.8g），工況3的墩底剪力平均值與工況1較為接近，表明此時(shí)在實(shí)際工程中，可以將地表地震動(dòng)輸入該簡(jiǎn)化模型對(duì)高墩橋梁結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)進(jìn)行分析。但隨著地震強(qiáng)度不斷上升，工況3得到的地震響應(yīng)則會(huì)顯著高于工況1；當(dāng)PGA達(dá)到2.0g時(shí)，工況3模型的墩底剪力平均值分別比工況1偏大16.1%。這是由于較強(qiáng)的地震動(dòng)會(huì)引起土體的非線性反應(yīng)；而6彈簧模型則假設(shè)土體始終保持彈性，無(wú)法有效捕捉土-樁基體系由于非線性引起的剛度下降現(xiàn)象，從而高估了結(jié)構(gòu)的地震內(nèi)力反應(yīng)。由于墩底剪力的大小還與能力保護(hù)設(shè)計(jì)中樁基礎(chǔ)的受力需求密切相關(guān)，因此若此時(shí)采用工況3的結(jié)果進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)，會(huì)對(duì)樁基礎(chǔ)截面強(qiáng)度提出過(guò)高的要求，從而導(dǎo)致工程造價(jià)上升，降低經(jīng)濟(jì)效益。

另一方面，從工況2和工況3的結(jié)果可以看出，若忽略了土層導(dǎo)致的基巖與地表地震動(dòng)差異，會(huì)始終低估墩底剪力需求，如果據(jù)此進(jìn)行橋墩截面的抗剪設(shè)計(jì)，會(huì)得到偏于不安全的結(jié)果。并且較小的墩底剪力需求會(huì)導(dǎo)致較小的樁基礎(chǔ)能力設(shè)計(jì)值，從而有可能導(dǎo)致樁基礎(chǔ)在地震過(guò)程中發(fā)生破壞，無(wú)法實(shí)現(xiàn)基于能力保護(hù)理念的抗震設(shè)計(jì)。

需要注意的是，當(dāng)?shù)卣饎?dòng)從基巖通過(guò)土層傳遞至地表時(shí)，其長(zhǎng)周期成分基本保持不變，而短周期部分則有所放大。因此，上述不同工況下墩底剪力響應(yīng)的差異與墩身的高階振型效應(yīng)密切相關(guān)。為了說(shuō)明這一現(xiàn)象，圖8以E1和E3地震動(dòng)為例，給出了DEEPSOIL軟件中基巖及地表地震動(dòng)所對(duì)應(yīng)的加速度反應(yīng)譜。從圖中可以看出，在長(zhǎng)周期（T＞1.0 s）部分，2條地震動(dòng)在基巖和地表處的反應(yīng)譜基本重合；而在短周期部分，地表記錄的加速度譜值則顯著高于基巖記錄。而既有研究表明，高墩墩身的剪力會(huì)受到高階（尤其是2階）振型的顯著影響［4］。因此圖7a中3種工況墩底剪力響應(yīng)之間的差異主要是由高墩墩身高階振型導(dǎo)致的。

圖7b結(jié)果表明，3種工況的墩底彎矩反應(yīng)基本保持一致；亦即如何模擬樁基礎(chǔ)（工況1與工況3）、是否考慮土層的影響（工況2與工況3）對(duì)高墩底部彎矩響應(yīng)的影響并不顯著。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因在于，墩底彎矩主要由一階振型控制［4］；而圖8表明，基巖和地表處地震動(dòng)加速度反應(yīng)譜在長(zhǎng)周期部分的譜值幾乎一致，因此墩底彎矩基本相同。

圖7 不同工況下墩底內(nèi)力響應(yīng)Fig.7 Comparisons of internal forces at pier base

圖8 基巖及地表處E1、E3地震動(dòng)加速度反應(yīng)譜Fig.8 Acceleration response spectra of E1 and E3 motion at bedrock and ground surface

為了更好地說(shuō)明不同工況下墩身內(nèi)力響應(yīng)沿高度的分布情況，圖9以E1地震動(dòng)為例，分別給出了3種工況在PGA分別為0.8g和2.0g輸入情況下的剪力和彎矩分布，圖中各工況響應(yīng)均以工況1底部響應(yīng)值為基準(zhǔn)進(jìn)行了歸一化處理。從圖9a可見(jiàn)，地震動(dòng)強(qiáng)度較小時(shí)（0.8g），工況1和工況3的剪力分布基本保持一致，顯著高于工況2；而當(dāng)PGA上升至2.0g后（圖9c），盡管工況3在墩身中上部區(qū)域的剪力響應(yīng)依然與工況1基本保持一致，但在墩底附近則明顯偏大。該現(xiàn)象與圖7a的情況相一致，即PGA較小時(shí)采用地表地震動(dòng)輸入6彈簧模型，能夠有效模擬高墩結(jié)構(gòu)的剪力響應(yīng)，而在PGA較大時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致較大的誤差。另一方面，不同工況下彎矩響應(yīng)（圖9b和9d）的差異則明顯小于剪力響應(yīng)；尤其在墩底區(qū)域內(nèi)，3種工況所得到的結(jié)果基本保持一致。

圖9 E1地震動(dòng)下不同工況墩身內(nèi)力分布Fig.9 Seismic internal forces of pier column under E1 motion

3.2 承臺(tái)地震響應(yīng)

樁基礎(chǔ)通常埋置于地表以下，一旦在地震中發(fā)生破壞，難以檢查和修復(fù)。因此在目前的橋梁抗震設(shè)計(jì)方法中，均將樁基礎(chǔ)作為能力保護(hù)構(gòu)件，要求其在地震作用下保持彈性、不發(fā)生損傷。相關(guān)研究表明，承臺(tái)質(zhì)心位置處的位移是一種能夠有效表征樁基礎(chǔ)震后性能的損傷指標(biāo)［21］。根據(jù)Chen等［7］的工作，對(duì)于本文中所選用的高墩橋梁，當(dāng)承臺(tái)質(zhì)心位移達(dá)到1.30 cm時(shí)，樁基礎(chǔ)中的縱向鋼筋即會(huì)發(fā)生屈服；而當(dāng)質(zhì)心位移達(dá)到5.17 cm時(shí)，樁基中的縱筋會(huì)拉斷，導(dǎo)致完全破壞。

圖10中給出了在不同強(qiáng)度輸入情況下3種工況承臺(tái)質(zhì)心的最大位移響應(yīng)。從中可以看出，當(dāng)采用6彈簧模型模擬基礎(chǔ)時(shí)（工況2及工況3），不論采用何種地震動(dòng)輸入，都會(huì)極大低估承臺(tái)質(zhì)心處的位移反應(yīng)，從而低估樁基礎(chǔ)可能出現(xiàn)的損傷。以平均值為例，p-y模型（工況1）表明當(dāng)輸入地震動(dòng)PGA大于0.8g時(shí)，樁基礎(chǔ)就會(huì)發(fā)生屈服，出現(xiàn)一定程度的損傷；但根據(jù)工況2的結(jié)果，樁基礎(chǔ)則始終會(huì)保持彈性，而工況3也只有當(dāng)PGA上升至1.8g時(shí)，樁基礎(chǔ)才會(huì)出現(xiàn)一定的非線性反應(yīng)。這些現(xiàn)象表明，采用基于線性假設(shè)的6彈簧模型，對(duì)于高墩橋梁的樁基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)是一種偏于不安全的方法。

圖10 不同工況下承臺(tái)質(zhì)心位移Fig.10 Comparisons of displacement at centroid of pile cap

4 結(jié)論

分別采用p-y、t-z、q-z非線性彈簧和基于m法的線性彈簧對(duì)樁基礎(chǔ)進(jìn)行了模擬，通過(guò)對(duì)比采用這2種基礎(chǔ)的有限元模型分析結(jié)果，研究了樁土相互作用對(duì)高墩橋梁地震性能的影響。研究結(jié)果表明，當(dāng)?shù)卣饎?dòng)強(qiáng)度較小時(shí)，將基巖傳遞至地表的地震動(dòng)輸入6彈簧模型，能夠得到較為精確的墩身剪力需求響應(yīng)；但隨著地震動(dòng)強(qiáng)度上升，6彈簧模型無(wú)法捕捉土層的非線性反應(yīng)，從而會(huì)高估墩身的剪力需求。另一方面，墩身彎矩則可以通過(guò)6彈簧模型進(jìn)行較好的估計(jì)。由于地震動(dòng)從基巖傳遞至地表時(shí)，長(zhǎng)周期成分（T＞1.0 s）基本保持不變，而短周期成分會(huì)發(fā)生明顯變化。因此高墩墩身的高階振型效應(yīng)是導(dǎo)致上述現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因。

但是，6彈簧模型始終會(huì)極大低估承臺(tái)質(zhì)心的地震位移響應(yīng)，這意味著利用這種模型對(duì)高墩橋梁樁基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)，會(huì)得到偏于不安全的結(jié)果。需要注意的是，這一點(diǎn)對(duì)于常規(guī)中低墩橋梁的抗震設(shè)計(jì)并不關(guān)鍵，因?yàn)檫@類橋墩樁基的安全性可以通過(guò)能力保護(hù)設(shè)計(jì)得到保證。但是在高墩橋梁中，由于能力保護(hù)設(shè)計(jì)策略失效，因此必須要通過(guò)承臺(tái)位移來(lái)判斷樁基礎(chǔ)的損傷狀況，這就要求設(shè)計(jì)人員在實(shí)際工程中對(duì)此特別加以注意。

綜上所述，在實(shí)際工程中對(duì)高墩橋梁進(jìn)行較小地震下的設(shè)計(jì)時(shí)，采用地表地震動(dòng)記錄作為輸入，利用6彈簧模型可以得到較為精確的墩身剪力和彎矩需求；隨著地震強(qiáng)度的上升，該方法依然能夠較好估計(jì)彎矩需求，但會(huì)高估剪力需求。而當(dāng)要對(duì)樁基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，則不可采用6彈簧模型，否則會(huì)得到偏于不安全的結(jié)果。

作者貢獻(xiàn)說(shuō)明：

陳旭：構(gòu)思框架，構(gòu)建模型，處理數(shù)據(jù)，撰寫、修改文稿。

李春祥：構(gòu)思框架，修改、確定文稿。