市政橋梁抗震設(shè)計探究

1、<p>　　市政橋梁抗震設(shè)計探究</p><p>　　摘要：橋梁工程作為交通運輸?shù)难屎砑~帶 ，在我國基礎(chǔ)建設(shè)中的作用巨大。然而我國是相對多震國家 ，市政橋梁的抗震設(shè)計尤顯重要。本文闡述了我國市政橋梁抗震相關(guān)情況 ，分析了橋梁震害相關(guān)原因 ，基于設(shè)計因素 ，探討了市政橋梁抗震可行性設(shè)計策略。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：市政橋梁；抗震；設(shè)計；震害 </p><

2、p>　　地震歷來都是嚴重危害人類社會的自然災害。如果震區(qū)的交通線遭到破壞 ，就會給救災工作造成巨大困難 ，并且影響災后的回復工作 ，加重次生災害 ，導致更加巨大的損失。作為交通線中的關(guān)鍵環(huán)節(jié) ，橋梁結(jié)構(gòu)的抗震性能就成為人們特別關(guān)心的問題。 </p><p>　　1 市政橋梁抗震分析 </p><p>　　要想建立正確的抗震設(shè)計方法、采取有效抗震措施 ，對公路橋梁震害及其產(chǎn)生的原因的調(diào)

3、查和分析是必不可少的。從世界各國的地震震例統(tǒng)計資料看 ，公路橋梁的震害現(xiàn)象主要有以下幾種 ：1）對梁式橋梁地震位移造成上部活動節(jié)點處因蓋梁寬度設(shè)置不足導致落梁或梁體相互磁撞引起的破壞 ，而對拱式結(jié)構(gòu)則主要表現(xiàn)在拱上建筑和腹拱的破壞 ，拱圈在拱頂、拱腳產(chǎn)生的破損裂縫 ，甚至整個隆起變形 ；2）由于地震造成的地基土液化 ，加大了地面位移從而加劇了結(jié)構(gòu)反應 ，大大增大了落梁的可能性 ；3）對支座的抗震要求考慮不足造成支座發(fā)生過大的位移和變形從

4、而造成支座本身構(gòu)造上的破壞等 ，進而對結(jié)構(gòu)的其他部位產(chǎn)生不利的影響 ；4）橋梁下部結(jié)構(gòu)抗力不足導致的地震時下部開裂、變形和失效 ，進而對全橋的不利影響 ；5）地震時使得在松軟地基上的橋梁在發(fā)生河岸滑移導致全橋長度的縮短而造成的比較嚴重的震害。以下分析落梁、墩柱、節(jié)點和橋臺破壞以及基礎(chǔ)破壞、樁身破壞三者原因。 </p><p><b>　　1）落梁 </b></p><p&

5、gt;　　落梁的原因一般是因為支承連接部件失敗 ：固定支座強度不足、活動支座位移量不夠、橡膠支座梁底與支座底發(fā)生滑動 ，在地震力作用下支座破壞 ，致使梁體發(fā)生位移導致落梁。墩臺支承寬度不滿足防震要求 ，防落梁措施設(shè)不合理 ，在地震力作用下 ，梁、墩臺間出現(xiàn)較大相對位移 ，導致落梁現(xiàn)象的發(fā)生。伸縮縫、擋塊強度不足 ，在地震力作用下伸縮縫碰撞破壞擠壓破壞、擋塊剪切破壞 ，都起不到應有作用 ，導致落梁。 </p><p&g

6、t;　　2）墩柱、節(jié)點及橋臺破壞 </p><p>　　此類破壞多發(fā)生在墩柱塑性鉸處、墩柱與蓋梁連接處 ，墩柱與系梁連接處 ，地震力作用下橋墩縱向受力筋被剪斷 ，直接導致橋梁的傾覆。 </p><p>　　3）基礎(chǔ)破壞、樁身破壞 </p><p>　　其原因是橋位通過地震斷裂破碎帶 ，地震力作用下基礎(chǔ)出現(xiàn)移位、沉降 ；橋位位于液化砂土地質(zhì)中 ，基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻沉降。

7、</p><p>　　2 市政橋梁抗震設(shè)計策略 </p><p>　　2.1 市政橋梁抗震設(shè)計總體原則 </p><p>　　從抗震角度出發(fā) ，合理的結(jié)構(gòu)體系應符合下列各項要求。1）具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑 ；2）具有合理的剛度和承載力分布 ，避免因局部削弱或突變而成為薄弱部位 ；3）具備必要的承載力、良好的變形能力和耗能能力。從以上概念出發(fā)，理想

8、的橋梁結(jié)構(gòu)體系布置應是 ：從幾何線形上看，橋梁是直的，各墩高度相差不大。因為彎橋或斜橋使地震反應復雜化 ，而墩高不等則導致橋墩剛度變化 ，使抗側(cè)力橋墩中剛度較大的最先破壞。 </p><p>　　從結(jié)構(gòu)布局上看 ，橋梁盡量保持小跨徑 ，使橋墩承受的軸壓水平較低 ，從而獲得更好的延性 ；彈性支座布置在多個橋墩上 ，把地震力分散到更多的橋墩 ；各個橋墩的強度和剛度在各個方向都相同 ；基礎(chǔ)是建造在堅硬的場地上。雖然由于

9、各種限制條件 ，理想的抗震體系實踐中很難達到 ，但在設(shè)計之初 ，仍應考慮使橋梁結(jié)構(gòu)盡可能地滿足上述要求。 </p><p>　　2.2 節(jié)點抗震設(shè)計 </p><p>　　節(jié)點是連接橋墩和蓋梁的傳力構(gòu)件 ，是保證整個結(jié)構(gòu)良好工作的關(guān)鍵部位 ，屬于能力保護構(gòu)件。因此 ，對其強度和剛度要求都較高。在橋梁結(jié)構(gòu)中 ，如果橋墩和蓋梁剛度比較接近 ，則在地震作用下 ，結(jié)構(gòu)受到側(cè)向賡性力作用 ，節(jié)點核心

10、區(qū)箍筋受力很大 ，容易出現(xiàn)節(jié)點剛度退化。一方面會導致節(jié)點核心區(qū)混凝土剪切破壞 ；另一方面又會導致橋墩內(nèi)力重分布 ，墩底截面彎矩加大 ，更快達到屈服狀態(tài) ，降低橋梁結(jié)構(gòu)橫橋向整體的抗震能力。而在蓋梁和橋墩抗彎剛度相差較大時 ，在地震橫橋向作用下 ，墩底和墩頂部位的塑性鉸更容易形成 ，節(jié)點部位相對更加安全 ，符合能力抗震設(shè)計思想。當節(jié)點部位出現(xiàn)剛度軟化以后 ，對墩頂截面的約束減弱 ，從而導致墩頂截面彎矩減小。在橋梁結(jié)構(gòu)中 ，節(jié)點構(gòu)造形式與房

11、屋框架結(jié)構(gòu)中的節(jié)點相差較大 ，而且橋梁結(jié)構(gòu)在橫向地震作用下主要依靠墩柱的延性發(fā)生變形 ，而不是依靠蓋梁的延性 ，因而不能套用房屋框架結(jié)構(gòu)節(jié)點抗震設(shè)計。但是毫無疑問的是 ，橋梁節(jié)點部位屬于能力保護構(gòu)件 ，在地震作用下需要保持較高的強度和剛度。 </p><p>　　2.3 整體優(yōu)化設(shè)計 </p><p>　　從結(jié)構(gòu)上來說 ，要清楚哪些結(jié)構(gòu)有利于抗震 ，哪些結(jié)構(gòu)抗震不利 ，其中包括橋型、上部結(jié)

12、構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)、墩臺、基礎(chǔ)的處理等等。構(gòu)造細節(jié)措施則包括一些基本的抗震措施，比如支座的選擇、擋塊的設(shè)置等等 ，還包括構(gòu)件細節(jié)的構(gòu)造措施、比如墩的箍筋配置、節(jié)點配筋構(gòu)造。在確定路線的總體走向和主要控制點時 ，應盡量避開基本烈度較高的地區(qū)和震害危險性較大的地段。對于地震區(qū)的橋型選擇 ，盡量減輕結(jié)構(gòu)的自重和降低其重心 ，以減小結(jié)構(gòu)物的地震作用和內(nèi)力 ，提高穩(wěn)定性 ；力求使結(jié)構(gòu)物的質(zhì)量中心與剛度中心重合 ，以減小在地震中因扭轉(zhuǎn)引起的附加地震力 ，

13、應協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)物的長度和高度 ，以減少各部分不同性質(zhì)的振動所造成的危害作用 ，適當降低結(jié)構(gòu)剛度 ，使用延性材料提高其變形能力 ，從而減少地震作用 ，加強地基的調(diào)整和處理 ，以減小地基變形和防止地基失效。 </p><p><b>　　3 結(jié)論 </b></p><p>　　隨著我國某些地區(qū)地震頻繁發(fā)生 ，對于市政橋梁而言 ，其抗震性能的好壞勢必會對人民生命財產(chǎn)造成重大影響

14、。首先必須從設(shè)計角度出發(fā)，充分考慮震害相關(guān)原因，在結(jié)構(gòu)上增加其抗震效果，同時必須因地制宜 ，采用適合當?shù)貥藴蕘磉M行橋梁設(shè)計 ，相信我國橋梁的抗震性能一定能步入新的臺階。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　1. 王克海，孫永紅，韋韓，李茜，姜震宇.汶川地震后對我 國結(jié)構(gòu)工程抗震的幾點思考[J].公路交通科技，2008（11）：54-5