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文檔簡介
1、論述公路橋梁震害現(xiàn)象、原因及其經驗教訓論述公路橋梁震害現(xiàn)象、原因及其經驗教訓林昀昕,方鵬,陳亞釗(福州大學土木工程專業(yè)路橋方向051301614,051301605051301604)一.概述概述地震經常發(fā)生,據統(tǒng)計全世界每年可達數(shù)百萬次,但其中絕大多數(shù)是小地震,不為人們所感覺,只有極少量震級M(見地震烈度)在5級以上的較強烈的地震會造成災害,平均每年只有十多次。如中國1976年7月28日3時42分56秒在唐山豐南的強地震(M=7.8)
2、該地區(qū)公路中等跨度簡支梁橋的震害大都是擺柱式支座傾倒、固定支座齒板剪脫滑出,有的是墩臺傾斜,樁柱式墩的基樁折斷,甚至墩倒梁落(見圖);而柔性樁墩的雙曲連續(xù)拱橋的震害多為主拱圈和拱上建筑的小拱圈嚴重開裂,個別有主拱圈拱起而嚴重破壞。該地區(qū)的鐵路橋梁因橋墩基礎較好,側向剛度較強,震害嚴重程度比公路橋稍輕,如墩臺沿施工接縫處開裂或被剪斷,鋼支座的錨固螺栓被拉出而移位,但落梁事故較少。在其他多地震國家如日本,橋梁震害也以中小跨度的橋梁為多。日本
3、1964年7月新潟地震(M=7.5)時,昭和大橋因河床土層液化導致墩臺基礎大規(guī)模下沉而落梁。大跨度的懸索橋和斜張橋尚無因地震墜落的事例,但在日本一些輕便懸索橋有塔柱折斷,纜索破壞的震害。在多地震國家如日本、美國都積極開展這類大跨度橋梁結構的抗震研究。中國也正在研究地震區(qū)天津市郊建造大跨預應力混凝土斜張橋的抗震性能。二二直接起因直接起因①在強烈地震時,地形地貌產生劇烈的變化(如地裂、斷層等),河流兩岸地層向河心滑移等導致橋梁結構的破壞;②
4、地震時河床砂土液化,地基失效,橋梁墩臺基礎大量下沉或不均勻下沉引起的破壞;③在地震慣性力作用下,導致橋梁結構某一部分產生的內力或變位超過結構構造和材料強度所能承受的限度,從而發(fā)生不同程度的破壞。三.抗震措施抗震措施為防止或減輕震害,提高結構抗震能力,對結構構造所作的改善和加強處理,通常稱為抗震措施。各國的工程結構抗震規(guī)范對此都有明確的規(guī)定。而具體的針對性減隔震措施有:1.阻尼器、鎖定裝置和緩沖器。利用了結構本身的延性或外加阻尼來消耗地震
5、作用的能量,以減少橋梁的主要結構損失,這類技術在蘇通長江大橋主橋上采用過。其中鎖定裝置對結構運動起到一種快速停止的作用,而阻尼器對結構運動起到耗能,衰減振動的作用,從而有效減震。2.各種減隔震支座。其中包括疊層橡膠支座、鉛芯橡膠支座、鋼耗能體系、回彈滑動支座、摩擦擺支座等等。支座的設置有效地對地震進行了緩沖。地震具有突發(fā)性與毀滅性,一次地震,持續(xù)時間往往只有幾十秒,卻會造成巨大的生命財產損失,這是其它自然災害無法相比的。歷來是嚴重危害人
6、類的大自然災害,尤其是最近20年全球發(fā)生的許多次大地震,其中,多次破壞性地震都集中在城市,造成了非常慘構每一瞬時的位移、速度和加速度反應,從而可以分析出結構在地震作用下彈性和非彈性階段的內力變化以及構件逐步開裂、損壞直至倒塌的全過程。這一計算過程相當冗繁,須借助專用計算程序完成。動態(tài)時程分析法可以精確地考慮地基和結構的相互作用,地震時程相位差及不同地震時程多分量多點輸入,結構的各種復雜非線性因素(包括幾何、材料、邊界連接條件非線性)以及
7、分塊阻尼等問題,建立結構動力計算圖式和相應地震振動方程,使結構的非線性地震反應分析更趨于成熟與完善。4.4.Push4.Push—overover法Push—over分析方法是將地震荷載等效成側向荷載,通過對結構施加單調遞增水平荷載來進行分析的一種非線性靜力分析方法,它研究結構在地震作用下進入塑性狀態(tài)時的非線性性能。采用對結構施加呈一定分布的單調遞增水平力的加載方式,用二維或偽三維力學模型代替原結構,按預先確定的水平荷載加載方式將結構“
8、推”至一個給定的目標位移,來分析其進入非線性狀態(tài)的反應,從而得到結構及構件的變形能力是否滿足設計及使用功能的要求。盡管這一方法還有待進一步完善,但它基本可以滿足工程要求。對于橋梁結構來說,Pushover分析方法通常將相鄰伸縮縫之間的橋梁結構當做空間獨立框架考慮,上部結構通常假定為剛性,分析的初始階段是對單獨的排架墩在所考慮的方向上(順橋向或橫橋向)進行獨立的倒塌分析,以獲得構件在單調遞增水平荷載作用下的整個破壞過程和變形特征,從而發(fā)現(xiàn)
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