橋梁抗震設計研究與新技術的應用探析

1、<p>　　橋梁抗震設計研究與新技術的應用探析</p><p>　　摘要：橋梁的抗震減災是一門涉及多學科多領域的科學，目前我國對這方面的研究還很少，特別是對橋梁抗震新結(jié)構、新技術的研究和應用遠遠落后于國外。本文首先介紹了橋梁震害的原因并做了相應的分析，然后講述了橋梁抗震常采用的方法以及新興的設計方法，并且強調(diào)了抗震設計中的要點。 </p><p>　　關鍵詞：橋梁；震害；抗震；新

2、技術 </p><p><b>　　1引言 </b></p><p>　　橋梁作為重要的公共交通設施，在人們的生活中發(fā)揮著十分重要的作用。我國屬于地震多發(fā)國家，在發(fā)生重大災難時，公路、鐵路交通網(wǎng)是挽救人民生命和財產(chǎn)、進行災區(qū)重建、減輕次生災害的重要交通途徑，橋梁作為公路、鐵路交通網(wǎng)的一部分，不可以在發(fā)生重大災難時阻礙救援工作的順利進行，因此做好橋梁抗震設計的重要性不言

3、而喻。 </p><p>　　2 橋梁的震害原因與分析 </p><p>　　2.1 橋梁的震害及特征 </p><p>　　對國內(nèi)外震害的調(diào)查表明，在過去的地震中，有許多橋梁遭受了不同程度的破壞，其主要震害有以下幾點： </p><p>　?。?）橋臺震害。橋臺的震害主要表現(xiàn)為橋臺與路基一起向河心滑移，導致樁柱式橋臺的樁柱傾斜、折斷和開裂；

4、重力式橋臺胸墻開裂，臺體移動、下沉和轉(zhuǎn)動；橋頭引道沉降，翼墻損壞、開裂，施工縫錯工、開裂以及因與主梁相撞而損壞。 </p><p>　?。?）橋墩震害。橋墩震害主要表現(xiàn)為橋墩沉降、傾斜、移位，墩身開裂、剪斷，受壓緣混凝土崩潰，鋼筋裸露屈曲，橋墩與基礎連接處開裂、折斷等。 </p><p>　?。?）支座震害。在地震力的作用下，由于支座設計沒有充分考慮抗震的要求，構造上連接與支擋等構造措施不

5、足，或由于某些支座型式和材料上的缺陷等因素，導致了支座發(fā)生過大的位移和變形，從而造成如支座錨固螺栓拔出、剪斷、活動支座脫落及支座本身構造上的破壞等，并由此導致結(jié)構力傳遞形式的變化，進而對結(jié)構的其他部位產(chǎn)生不利的影響。 </p><p>　　（4）梁的震害。橋梁最嚴重的震害現(xiàn)象是主梁墜落。落梁主要是由于橋臺、橋墩傾斜、倒塌，支座破壞，梁體碰撞。 </p><p>　　（5）地基與基礎震害。地

6、基與基礎的嚴重破壞是導致橋梁倒塌，并在震后難以修復使用的重要原因。地基破壞主要表現(xiàn)為砂土液化、地基失效、基礎沉降和不均勻沉降破壞及由于上承載力和穩(wěn)定性不夠，導致地面產(chǎn)生大變形，地層發(fā)生水平滑移、下沉、斷裂。 </p><p>　　2.2 橋梁震害原因分析 </p><p>　　橋梁的震害，往往是多種因素綜合作用的結(jié)果，主要有以 </p><p><b>　

7、　下幾方面： </b></p><p>　?。?）橋臺或橋墩失穩(wěn)造成的破壞； </p><p>　?。?）砂上液化、地基失效造成的破壞： </p><p>　?。?）地震作用力產(chǎn)生的破壞； </p><p>　　（4）橋梁結(jié)構的造型、構造或連接措施不當而產(chǎn)生的破壞。 </p><p>　　3 橋梁抗震的設計

8、方法 </p><p>　　3.1 常用的抗震方法 </p><p>　　增加結(jié)構的柔性以延長結(jié)構的自振周期，達到減小由于地震所產(chǎn)生的地震荷載和增加結(jié)構的阻尼或能量耗散能力以減小由于地震所引起的結(jié)構反應是實用的抗震方法。當前，比較 </p><p>　　容易實現(xiàn)和有效的抗震方法主要有以下幾點。 </p><p>　?。?）采用隔震支座。采用減

9、、隔震支座（聚四氟乙烯支座、疊層橡膠支座和鉛芯橡膠支座等）在梁體與墩、臺的連接處增加結(jié)構的柔性和阻尼以減小橋梁的地震反應；采用減、隔震支座橋梁結(jié)構的梁體通過支座與墩、臺相聯(lián)結(jié)，大量的試驗和理論分析都表明其聯(lián)結(jié)方式對橋梁結(jié)構的地震反應有很大的影響，在梁體與墩、臺的聯(lián)結(jié)處安裝減、隔震支座能有效地減小墩、臺所受的水平地震力。 </p><p>　?。?）采用隔震支座和阻尼器相結(jié)合的系統(tǒng)。利用橋墩在地震作用下發(fā)生彈塑性變

10、形耗散地震能量以達到減震的目的，利用橋墩的延性抗震。 </p><p>　　（3）利用橋墩延性減震。利用橋墩的延性減震是當前橋梁抗震設計中常用的方法，橋墩延性減震是將橋墩某些部位設計得具有足夠的延性，以便在強震作用下使這些部位形成穩(wěn)定的延性塑性鉸產(chǎn)生彈塑性變形來延長結(jié)構周期、耗散地震能量。 </p><p>　　3.2 采用減震的新結(jié)構 </p><p>　　型鋼混

11、凝土結(jié)構是現(xiàn)在普遍采用的減震新結(jié)構，它是在混凝土上包裹型鋼做成的結(jié)構。它與鋼筋混凝土結(jié)構相比具有一系列優(yōu)點：其承載力可以高于同樣外形的鋼筋混凝土構件承載力一倍以上；具有較好的抗剪能力，延性比明顯高于鋼筋混凝土結(jié)構；滯回曲線較為飽滿，耗能能力有顯著的提高，從而呈現(xiàn)出良好的抗震性能；能夠隔離、吸收和耗散地震能量，減小橋梁結(jié)構的地震反應，使橋梁的變形限制在彈性范圍，避免由于產(chǎn)生塑性變形而造成累積損傷破壞和永久殘余變形，這大大提高了橋梁結(jié)構的安

12、全度；同時可以節(jié)約材料，降低造價。 </p><p>　　3.3 橋梁抗震設計的新方法 </p><p>　?。?） Caltrans新抗震設計方法 </p><p>　　Caltrans對普通橋梁進行了新的分類，其實也就是增加了橋梁抗震性能準則的橋梁類型，將普通橋梁分為標準橋梁和非標準橋梁，并將普通橋梁中的標準橋梁和非標準橋梁進行了嚴格的分類，在分類中標準橋梁和非

13、標準橋梁特性不出現(xiàn)沖突。在橋梁抗震設計中，為了防止橋梁在地震中發(fā)生倒塌，必須保證橋梁所有結(jié)構有足夠的強度或者延性，這些強度包括抗拉強度、抗壓強度以及抗剪強度。為了滿足橋梁和延性的需求，Caltrans橋梁抗震設計不建議將非彈性設置全部設置在混凝土結(jié)構上，而建議多設置在橋柱、橋墩、背墻和側(cè)墻上。 </p><p>　?。?） ATC―18聯(lián)邦公路總署推薦標準 </p><p>　　ATC通過

14、對地震的不斷深入的研究以及對橋梁設計科研新成果的吸收，分析各國橋梁抗震設計方法，尤其是那些地震多發(fā)國家的橋梁抗震設計方法、設計規(guī)范以及技術規(guī)范，提出了新的橋梁設計規(guī)范，也就是ATC―18聯(lián)邦公路總署推薦標準。ATC―18聯(lián)邦公路總署推薦標準將地震分為兩種情況進行考慮，在地震級別較低時，保證橋梁只有最小損傷，在地震級別較高時，橋梁不能出現(xiàn)倒坍現(xiàn)象，但是允許橋梁出現(xiàn)損傷情況。 ATC―18聯(lián)邦公路總署推薦標準設計方法一方面要求繼續(xù)執(zhí)行現(xiàn)行的

15、AASHTO抗震性能分類，另一方面要求橋梁設計要基于位移進行抗震設計，并有適當?shù)姆蔷€性反應譜可導出強度和剛度。 </p><p>　　4 橋梁抗震設計的要點 </p><p>　?。?）橋梁抗震設計在多級設防標準的要求下，對結(jié)構強度、延性變形、結(jié)構控制、結(jié)構整體穩(wěn)定也要求在多級設防的原則下進行抗震設計。 </p><p>　?。?）對橋梁抗震性加以分析研究，某類結(jié)構

16、不能在地震區(qū)內(nèi)修建。在分析研究原有結(jié)構抗震性能的基礎上，應提出更能適應地震作用的結(jié)構型。其次，對結(jié)構抗震設計不是被動地作為地震作用時結(jié)構強度、變位的驗算，而是要從設計角度，提高結(jié)構的防震能力，要系統(tǒng)考慮結(jié)構的行為能力設計。 </p><p>　?。?）針對目前大量高架橋倒塌毀壞的教訓，必須開展對抗震支座、各種型式橋墩的延性研究，要利用約束混凝土的概念提高它的延性。不但對鋼筋混凝土、預應力混凝土，而且對高強混凝土結(jié)

17、構、混合結(jié)構的延性都需展開研究。 </p><p>　?。?）結(jié)合我國國情，研究結(jié)構控制的有效型式，加強抗震措施。必須采用“以柔克剛”的設想來考慮地震區(qū)結(jié)構抗震設防的出發(fā)點，改變單純的“以剛克剛”的舊傳統(tǒng)設防觀點。對地裂、地面鍺動、邊坡倒塌、沙土液化時橋梁結(jié)構如何抗震設防也應該作深入的研究。 </p><p><b>　　5 結(jié) 語 </b></p>&

18、lt;p>　　在橋梁的抗震減災設計中，傳統(tǒng)的抗震對策難以確保橋梁在地震中的安全性，采用橋梁減震的新技術和新結(jié)構勢在必行，這就要求橋梁施工工作者在施工過程中多結(jié)合國內(nèi)外橋梁施工減震抗震的著名案例，將新技術應用于實踐當中，確實提高橋梁的抗震效果。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1] 喬東華，王磊. 橋梁結(jié)構抗震分析方法研究

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