桥梁抗震设计相关问题研究

来源:用户上传      作者:

　　摘要:随着我国经济建设的不断进行,桥梁作为交通枢纽正起着举足轻重的作用。地震灾害会造成人员大量伤亡,造成地面大量建筑物和各种设施的破坏与倒塌,为了满足紧急救援和抗震救灾的需要,桥梁抗震设计就显得极为重要,必须引起我们足够的重视。
　　关键词:桥梁、抗震、设计、方法、措施
　　
　　1.桥梁震害
　　1.1概述
　　桥梁作为公路、铁路工程上的关键节点,在地震中一旦破坏,修复时间比较长,工作量也特别大,给救灾和灾后重建工作带来极大困难。目前,交通网络在整个城市生命线抗震防灾系统中的重要性不断提高,对桥梁的依赖性越发增强,这次的汶川大地震也暴露了我国桥梁抗震设计存在诸多严重问题,需要引起我们的深思,提醒我们要提高桥梁的抗震性能,以减轻地震损失、加强区域安全。
　　1.2桥梁震害的形式
　　根据桥梁程度不同的破坏,桥梁震害可以总结成以下几点:桥台震害――桥台与路基一起向河心滑移,导致全桥长度的缩短,造成桩柱式桥台的桩柱倾斜、开裂和折断;梁式桥梁上部活动节点处震害――盖梁宽度设置不足导致落梁引起的破坏;拱式结构震害――拱上建筑和腹拱的破坏,拱圈在拱顶、拱脚产生的破损裂缝;梁的震害――由于桥台、桥墩倾斜或倒塌,相邻桥墩间发生过大相对位移引起的主梁坠落;支座震害――造成支座锚固螺栓剪断、活动支座脱落等破坏;下部结构破坏――桥梁下部结构不足以抵抗其自身的惯性力和支座传递的主梁的地震力,导致结构下部的开裂、变形和失效,引起全桥的严重破坏;桥墩震害――受压缘混凝土崩溃,桥墩与基础连接处开裂、折断等,造成桥墩沉降、倾斜、移位破坏,进而导致结构物的破坏,震害较重。
　　2.桥梁抗震设计的方法
　　⑴基于强度的设计方法
　　我国早期的抗震设计基本上都是基于强度的设计方法,这种方法把地震加速度看作是桥梁结构破坏的唯一的一个因素,忽略了结构本身动力性质对结构反应造成的影响,将地震力当成静荷载进行结构分析,有很大的局限性。这时结构失效的准则是以结构构件的强度或者是刚度是否达到特定极限状态来判定的。目前这种方法仍用于抗震设计规范。
　　⑵基于延性的设计方法
　　结合桥梁结构弹塑性破坏的特点,我国目前桥梁抗震设计主要是基于延性的反应谱法,这种方法是对桥梁结构进行动力特性分析,对各主振动应用谱曲线作某强震记录的最大地震反应计算,并对主振型最大反应值进行组合,同时采用地震力修正系数调整反应谱加速度或弹性分析的地震内力,来反映不同结构的延性需求。
　　⑶基于性能的抗震设计
　　基于性能的抗震设计就是结构在受到不同水平地震作用下的性能达到预期的性能目标,是为了使抗震设计从宏观的定性目标过渡为定量的多重目标,通过多层次、多目标的抗震设计最大程度的保障人民生命财产安全的需要,满足桥梁的结构性能目的。基于性能的抗震设计首先要科学的定义和确定地震危险性,确定桥梁结构在不同地震作用下的损伤状态和性能水平,采用位移设计方法、承载力设计方法和能量设计方法开展设计工作。
　　3.加强桥梁抗震设计的措施
　　3.1桥梁基础处理
　　对于桥梁地基处于不良地质的情况,设计时可根据实际情况采用相应的方法处理。如岩层较浅的采用较大扩基或固定在基岩上;地基软硬不均或砂层较厚地下水位较高的地区,为防止沙土液化等现象的发生,可以适当的增加桥的长度,合理布置孔径,使桥台和桥墩能够避开可能发生滑动的不稳定地段;采用深桩、排桩穿过液化层,同时采用承台等加强联接,设置围裙或条形基础,加大基础基底面积、减少基底偏心,并且适当增加桥梁基础埋置的深度。
　　3.2积极采取减隔震设计
　　⑴和传统的抗震设计相比较,减隔震桥梁设计对于抗震更加有效,因为传统的抗震设计一般是通过增大构件的截面或者增加配筋来实现的,这样并不经济,抗震效果也不是很好。减隔震设计是通过采用柔性的支承体系,延长了结构周期,减小结构的地震反应,并采用阻尼器装置来消耗和分散能量,限制了桥梁结构的位移,保证了正常使用荷载下的刚度。
　　⑵减隔震设计在使用时要注意它的适用性,其主要适用于:下部结构高度变化不规则,刚度分配不均匀的桥梁抗震设计;上部结构连续,下部结构刚度较大,结构基本振动周期比较短的桥梁抗震设计;预期地面运动特性具有较高的卓越频率的桥梁抗震设计。当支座中出现负反力时就不宜采用减隔震设计了。
　　⑶减隔震装置的形式多样,如高阻尼橡胶支座、橡胶支座+摩擦阻尼器等分离型减隔震装置包括;摩擦摆隔震支座、铅芯橡胶支座等整体型减隔震装置。
　　3.3利用桥墩的延性减震
　　当前桥梁抗震设计中常利用桥墩的延性来达到减震的目的。即将桥墩某些部位设计有足够的延性,使其在强震作用下形成稳定的延性、塑性铰,通过产生弹塑性变形来延长结构周期,达到耗散地震能量的目的,减轻其对桥梁的损害。
　　3.4桥墩处理
　　在对桥梁进行桥墩的抗震设计时,尽量采用等截面桥墩,避免锥形的,这样就可避免变截面的桥墩较大的纵波应力,通过采用纵波应力较小的等截面桥墩来达到较小纵波应力的目的。当桥墩比较粗,能够承受比较大拉力的时候,一般用预理钢筋将桥梁及桥墩联结起来,来达到防止桥面在地震时上抛,落下砸坏桥墩的目的。另外在支座处安放弹簧等缓冲的物品也可以防止桥面落下时冲坏桥墩。
　　另外,桥梁建设地点应该尽量选在地势平坦、地质比较好且承载力高的位置。
　　结语
　　随着人类对桥梁地震灾害认识的深化和研究的深入,桥梁抗震设计方法也得到了发展。我国公路、铁路桥梁的建设仍然处于高峰期,这就要求桥梁设计人员注重抗震设计,积极采取抗震措施、减隔震技术,提高桥梁结构的抗震能力,增强桥梁在地震作用下的安全性,从而减少地震损失,为人民的生命财产安全提供保障。
　　
　　参考文献:
　　[1]李子奇.土与结构相互作用对桥梁抗震[J].科技资讯,2008
　　[2]李慧.基于性能的地震工程研究的新进展及对结构非线性分析的要求[J].地震工程与工程振动,2007

转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-644167.htm