市政桥梁抗震设计

市政桥梁抗震设计（精选8篇）

市政桥梁抗震设计 篇1

地震历来都是严重危害人类社会的自然灾害。如果震区的交通线遭到破坏, 就会给救灾工作造成巨大困难, 并且影响灾后的回复工作, 加重次生灾害, 导致更加巨大的损失。作为交通线中的关键环节, 桥梁结构的抗震性能就成为人们特别关心的问题。

1 市政桥梁抗震分析

要想建立正确的抗震设计方法、采取有效抗震措施, 对公路桥梁震害及其产生的原因的调查和分析是必不可少的。从世界各国的地震震例统计资料看, 公路桥梁的震害现象主要有以下几种:1) 对梁式桥梁地震位移造成上部活动节点处因盖梁宽度设置不足导致落梁或梁体相互磁撞引起的破坏, 而对拱式结构则主要表现在拱上建筑和腹拱的破坏, 拱圈在拱顶、拱脚产生的破损裂缝, 甚至整个隆起变形;2) 由于地震造成的地基土液化, 加大了地面位移从而加剧了结构反应, 大大增大了落梁的可能性;3) 对支座的抗震要求考虑不足造成支座发生过大的位移和变形从而造成支座本身构造上的破坏等, 进而对结构的其他部位产生不利的影响;4) 桥梁下部结构抗力不足导致的地震时下部开裂、变形和失效, 进而对全桥的不利影响;5) 地震时使得在松软地基上的桥梁在发生河岸滑移导致全桥长度的缩短而造成的比较严重的震害。以下分析落梁、墩柱、节点和桥台破坏以及基础破坏、桩身破坏三者原因。

1) 落梁

落梁的原因一般是因为支承连接部件失败:固定支座强度不足、活动支座位移量不够、橡胶支座梁底与支座底发生滑动, 在地震力作用下支座破坏, 致使梁体发生位移导致落梁。墩台支承宽度不满足防震要求, 防落梁措施设不合理, 在地震力作用下, 梁、墩台间出现较大相对位移, 导致落梁现象的发生。伸缩缝、挡块强度不足, 在地震力作用下伸缩缝碰撞破坏挤压破坏、挡块剪切破坏, 都起不到应有作用, 导致落梁。

2) 墩柱、节点及桥台破坏

此类破坏多发生在墩柱塑性铰处、墩柱与盖梁连接处, 墩柱与系梁连接处, 地震力作用下桥墩纵向受力筋被剪断, 直接导致桥梁的倾覆。

3) 基础破坏、桩身破坏

其原因是桥位通过地震断裂破碎带, 地震力作用下基础出现移位、沉降;桥位位于液化砂土地质中, 基础出现不均匀沉降。

2 市政桥梁抗震设计策略

2.1 市政桥梁抗震设计总体原则

从抗震角度出发, 合理的结构体系应符合下列各项要求。1) 具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径;2) 具有合理的刚度和承载力分布, 避免因局部削弱或突变而成为薄弱部位;3) 具备必要的承载力、良好的变形能力和耗能能力。从以上概念出发, 理想的桥梁结构体系布置应是:从几何线形上看, 桥梁是直的, 各墩高度相差不大。因为弯桥或斜桥使地震反应复杂化, 而墩高不等则导致桥墩刚度变化, 使抗侧力桥墩中刚度较大的最先破坏。从结构布局上看, 桥梁尽量保持小跨径, 使桥墩承受的轴压水平较低, 从而获得更好的延性;弹性支座布置在多个桥墩上, 把地震力分散到更多的桥墩;各个桥墩的强度和刚度在各个方向都相同;基础是建造在坚硬的场地上。虽然由于各种限制条件, 理想的抗震体系实践中很难达到, 但在设计之初, 仍应考虑使桥梁结构尽可能地满足上述要求。

2.2 节点抗震设计

节点是连接桥墩和盖梁的传力构件, 是保证整个结构良好工作的关键部位, 属于能力保护构件。因此, 对其强度和刚度要求都较高。在桥梁结构中, 如果桥墩和盖梁刚度比较接近, 则在地震作用下, 结构受到侧向赓性力作用, 节点核心区箍筋受力很大, 容易出现节点刚度退化。一方面会导致节点核心区混凝土剪切破坏;另一方面又会导致桥墩内力重分布, 墩底截面弯矩加大, 更快达到屈服状态, 降低桥梁结构横桥向整体的抗震能力。而在盖梁和桥墩抗弯刚度相差较大时, 在地震横桥向作用下, 墩底和墩顶部位的塑性铰更容易形成, 节点部位相对更加安全, 符合能力抗震设计思想。当节点部位出现刚度软化以后, 对墩顶截面的约束减弱, 从而导致墩顶截面弯矩减小。在桥梁结构中, 节点构造形式与房屋框架结构中的节点相差较大, 而且桥梁结构在横向地震作用下主要依靠墩柱的延性发生变形, 而不是依靠盖梁的延性, 因而不能套用房屋框架结构节点抗震设计。但是毫无疑问的是, 桥梁节点部位属于能力保护构件, 在地震作用下需要保持较高的强度和刚度。

2.3 整体优化设计

从结构上来说, 要清楚哪些结构有利于抗震, 哪些结构抗震不利, 其中包括桥型、上部结构、下部结构、墩台、基础的处理等等。构造细节措施则包括一些基本的抗震措施, 比如支座的选择、挡块的设置等等, 还包括构件细节的构造措施、比如墩的箍筋配置、节点配筋构造。在确定路线的总体走向和主要控制点时, 应尽量避开基本烈度较高的地区和震害危险性较大的地段。对于地震区的桥型选择, 尽量减轻结构的自重和降低其重心, 以减小结构物的地震作用和内力, 提高稳定性;力求使结构物的质量中心与刚度中心重合, 以减小在地震中因扭转引起的附加地震力, 应协调结构物的长度和高度, 以减少各部分不同性质的振动所造成的危害作用, 适当降低结构刚度, 使用延性材料提高其变形能力, 从而减少地震作用, 加强地基的调整和处理, 以减小地基变形和防止地基失效。

3 结论

随着我国某些地区地震频繁发生, 对于市政桥梁而言, 其抗震性能的好坏势必会对人民生命财产造成重大影响。首先必须从设计角度出发, 充分考虑震害相关原因, 在结构上增加其抗震效果, 同时必须因地制宜, 采用适合当地标准来进行桥梁设计, 相信我国桥梁的抗震性能一定能步入新的台阶。

摘要：桥梁工程作为交通运输的咽喉纽带, 在我国基础建设中的作用巨大。然而我国是相对多震国家, 市政桥梁的抗震设计尤显重要。本文阐述了我国市政桥梁抗震相关情况, 分析了桥梁震害相关原因, 基于设计因素, 探讨了市政桥梁抗震可行性设计策略。

关键词：市政桥梁,抗震,设计,震害

参考文献

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[3]乔东华, 王磊.桥梁结构抗震分析方法研究[J].山西科技, 2007 (1) :151-153.

市政桥梁抗震设计 篇2

摘要：最近几年，我们国家建设了一大批的桥梁项目，它们的存在对于国家的经济发展来讲意义非常重大。然而通过分析实际状况我们发现，我国现有的桥梁项目的品质普遍不高，一旦遇到地震之类的自然灾害的话损失非常严重，导致项目失去了它原有的价值和意义。所以，为了避免负面现象出现，就要切实提升项目的抗震水平，积极开展相关的设计工作。具体来讲，作为设计工作者必须要切实意识到开展抗震设计工作的意义所在，同时还要不断完善设计措施，创新设计理念，确保项目的防震水平高超，确保广大群众的日常出行有保障。作者在这个前提之下，具体分析了项目抗震设计工作有关的内容。

前言

我们国家的国土面积非常广，其中许多地区都位于地震带上，所以为了确保桥梁项目的性能不受影响，就应该在设计的时候，认真考虑它的抗震性特征，积极开展好抗震设计工作。最近几年，我们国家在对于引发地震的机理，地震波的传递特征和地震波作用下结构产生的动力响应的特点、破坏特征、结构的抗震能力的研究和探索的不断深入，使得抗震设计工作有了很好的发展，获取了显著的成就。

1地震对桥梁的破坏性

众所周知，地震的影响力非常大。一旦灾害发生，首先被破坏的是地基，尤其是那些地基处在较陡峭的坡体上面的桥梁，它面对地震灾害的时候，破损更为严重。因此，我们在选取地基的时候一定要综合分析，全面论述，多方比对之后才可以下结论。当地震发生以后，项目的破坏形式并不是完全一样的。具体来讲有如下的几点不同之处。桥墩的墩身发生位移，支座的锚栓被剪断，有时候梁体也会断裂下落;墩体出现裂痕，导致桥梁存在塌陷的可能性;由于受到河水的冲洗，此时沙土被液化，导致桥墩沉降。所谓的支座破坏，具体来讲指的是上方结构生成的力经由支座本身的构件向下传递到下方的构造之中，如果传递的力的强度比构件的原定强度要高的话，就会导致支座受损。对桥梁下方的构造来讲，由于支座受损导致绝大多数的力被分散，这样就能够避免地震产生的力传输给墩台，此时下方的结构就不会继续受损了，不过它有梁体掉落的可能性。

2桥梁抗震设计的原则

2.1正确选择地址

在选择桥梁的地址的时候，一定要将它的防震性考虑到内，因此就要确保所处区域的抗震性能好，同时还要确保地面坚硬，假如它的地基不是很牢固，在地震灾害出现的时候就无法保证其不受影响了。不过在工作中一定要意识到，选择地址的时候不应该只是不选择软土，对于那些有可能受到影响的区域也坚决放弃。因为任何的可能都有一定的几率会变成现实，而一旦变成现实，其带来的负面影响将是非常严重的。

2.2注意结构上的对称

在抗震方面，对称性的结构刚度与不等跨桥梁比对来看它的优点更多，能够更好的应对地震问题。举例来看，假如桥墩的高度有着较大的差距的话，那么低墩就更易于被地震影响。所以，在开展设计工作的时候，必须要尽量确保结构呈现出对称的模式，最好不要使用那些跨度相对来讲较大的类型。

2.3注重桥梁的整体性

对于桥梁来讲，它的总体性有着非常关键的意义，假如失去了整体性特点，就会导致结构无法发挥应有的作用，而且当地震出现的时候会导致构件没有足够的承受力，进而出现震落现象。因此，一定要确保上方的构造是不间断的，而且还要借助合理的措施来切实提升它的整体性，在所有的接洽区域要做好减振工作，此举的目的是为了切实提升项目的稳定性。同时，为了防止一些突发性的问题，在布局结构的时候尽量要确保其质量以及刚度等保持均匀。

2.4设置多道抗震防线

要想真正的应对好地震问题，就应该在设计的时候布置很多的防线，只有这样才可以确保桥梁能够从多个角度应对地震产生的力，假如出现了等级较高的地震，在前面的防线破坏了以后，还有其他的能够发挥作用。此举能够明显的提升工程的.安全性，能够最大化的壁面项目发生塌陷问题。

3桥梁抗震的设计要点

第一，体现为桥梁抗震能力：当我们开展项目建设工作的时候，要认真分析它的结构，确保其有着较高的抗震水平。具体来讲，应该在结构本身的抗震力的前提之下，合理调整数据，认真分析。同时，在做好设计工作的前提之下，确保项目构件有着更强的抗震水平，与地震反映出的结合强度以及抗震设计中的变位验算相结合，从而使桥梁结构中的行为能力得到系统化发展。第二，体现为结构刚度：在开展项目建设工作的时候，假如它的刚度是对称存在，当地震出现的时候就可以很好的应对了，相反的假如是不对等存在，就会受到较大的冲击。假如在项目具体进行的时候，桥墩的高度有较大的差异，就容易使得那些高度不高的墩体被地震带来的强大的力所冲击。

4桥梁抗震设计的几个方法

4.1桥梁抗震的概念设计

抗震概念设计是指根据以往地震灾害和工程抗震的经验等获得的基本抗震设计原则和设计思想，用以提出正确地桥梁结构总体方案、材料的选择和细部的构造等，从而达到合理抗震的设计目的。桥梁抗震概念设计的主要任务是选择合适的抗震结构体系。

4.2地震响应分析方法的改变

随着人们对地震动力和结构动力不断了解，抗震设计的理论和地震响应的分析设计方法也发展出多种方法。从地震动的振幅、频谱和持时三要素来看，抗震设计的动力理论不但考虑了地震动的持时，而且还考虑了地震动中反应谱不能概括的其他特性。

4.3多阶段设计方法

伴随着地震产生机理等研究的不断深入，加上不同的结构在不同概率的地震作用预期下的性能目标的各不相同，使得设计工作在不断发展。桥梁工程的抗震设计也由原来的单一设防水准的一阶段设计，改进为双水准或三水准的两阶段和三阶段设计方式。

5根据性能设计

科技一直在发展，目前工作者意识到对于桥梁项目来讲，我们在判定它的抗震能力的时候不应该将强度当成是一个评判要素。这主要是因为一旦经历强震，材料就会弹塑性阶段，它的这种改变会耗费一些能量，而且它的自振时间也会因此而改变。塑性阶段消耗地震能量的大小和变形情况是判断结构是否发生破坏的重要因素。基于性能的设计法，主要包括倒推分析法、能力谱法、基于位移设计法等。倒推分析法是采用一定的水平加载方式，对结构施加单调递增的水平荷载，将结构位移推至指定位置，从而研究结构的非线性性能。能力谱法是在倒推分析法的基础之上建立起来的，该方法将加速度-位移格式的结构能力谱与地震需求反应谱进行比较，可以直观地判断出结构的抗震性能。基于位移设计法是将结构允许位移作为判断指标，进而借助分析结构的强度来开展检验工作。

6结束语

最近几年，我们国家的经济高速发展，此时各个类型的公路项目开始出现在祖国的大江南北，然而公路的存在必须依靠桥梁作为接洽点，所以桥梁项目就被人们所关注。对于桥梁工程来讲，极易受到地震灾害的影响，导致它的受力水平变差，进而引发很多的问题。所以作为相关的工作人员，我们当务之急要做的就是积极开展防震设计工作，切实提升项目的防震能力，确保其更好的为国家的经济建设贡献力量。

参考文献

[1]石国林，梁秋玲.桥梁工程抗震设计相关问题的探讨[J].民营科技，，04：243.

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[3]江俊波.桥梁工程抗震设计相关问题探讨[J].中小企业管理与科技(上旬刊)，，02：151-152.

桥梁抗震设计探析 篇3

关键词：汶川地震,桥梁抗震,震害,抗震设计

近几年来, 世界各地强震不断, 汶川等地震给人民的生命财产带来巨大危害。据专家预测, 目前地震活动较为活跃, 地球正处于地震活跃期, 桥梁是生命线工程中的关键部分, 因此桥梁抗震设计应坚持“最强设计原则”, 满足大震后应急通行功能, 设计多道抗震防线, 确保足够的冗余度和良好的结构屈服机制。如何做好新建桥梁的抗震设计是关乎经济、安全、抗震救灾的重要课题。

1 汶川地震桥梁震害及对策

根据四川省交通厅对汶川地震重灾区国省主干线公路上的1657座 (简支体系桥梁1337座、连续梁桥33座) 桥梁震害调查和检测情况汇总结果。汶川地震桥梁震害除极少数倒塌外 (彻底损毁的桥梁占1.09%) , 其他主要震害现象有:主梁移位和落梁、桥墩震害、支座破坏、桥台破坏及由次生灾害引起的震害 (如图1为梁桥损坏调查统计图) 。

1.1 次生灾害引起的震害

1.1.1 震害分析

地震诱发次生地质灾害对公路的破坏指在强烈地震波作用下与地震同步发生、或在余震期间或更长时间内诱发公路两侧边坡崩塌、滑坡、泥石流等引起的震害。高速公路以特殊的线型结构, 穿越不同的地质单元, 不可避免地穿越不同的构造带, 震后由次生灾害造成的灾害损失的总和往往也最大, 修复相当困难。汶川地震中, 破坏严重及倒塌的桥梁中相当大一部分是由地质次生灾害引起 (如图2所示) 。

1.1.2 对策

(1) 桥位选择应尽量远离陡坡危岩落石影响范围。

(2) 桥位选择要尽量远离断裂带, 尤其应避免与断裂带小角度交叉。对于必须通过不良地质病害的桥位应进行处治。

(3) 高烈度区公路跨越峡谷、河流, 尽量采用桥梁方案, 避免改沟并沟最终导致堰塞湖产生。

(4) 应特别重视桥梁附近山体的边坡防护。

(5) 选择易于修复的桥梁方案并制定相应的应急预案。

1.2 上部结构震害

1.2.1 震害分析

根据调查, 上部结构自身因直接地震动力效应损坏的较少, 因支承连接件失效、梁相对墩﹙台﹚位移过大、或梁间破坏等引起的落梁、主梁移动、扭曲、挡块破坏、裂缝等现象较多。

主梁移位震害包括纵桥向移位、横桥向移位和平面旋转。主梁移位的同时撞击桥墩的纵横向挡块, 易造成桥墩挡块的大量破坏, 尤其是长、弯、斜桥主梁移位相对严重。如龙尾大桥主梁横向移位距离就达2m以上。纵桥向移位则易导致伸缩缝破坏, 当梁相对墩﹙台﹚位移过大、梁的支撑长度不够则易导致落梁, 顺桥向的落梁约占全部落梁的80%～90%。这里需要强调的是, 为保证梁的支撑长度, 桥梁盖梁、连接系统应根据实际情况对特殊结构、特殊墩台分别设计。例如都汶高速公路庙子坪岷江大桥第10跨引桥发生整跨落梁, 该桥落梁跨紧邻伸缩缝部位, 此处墩高约70m, 虽然盖梁宽度达3m, 但仍无法适应地震引起的纵向位移。平面转动的震害主要出现在斜交桥。

1.2.2 对策

1.2.2.1 纵桥向移位的对策

(1) 加强桥面纵向连续性, 优化盖梁断面、增加主梁搁置长度。

(2) 增加主梁限位装置, 尤其要增加高墩多联长桥的防落梁措施。

(3) 充分考虑不同联跨的耦联作用, 在伸缩缝处增设防落装置。

(4) 对于高墩桥梁, 应增加高墩的弹塑性分析, 避免个别高墩自振周期与整体结构自振周期相差过大。

(5) 设计中应将支座、主梁搁置长度、主梁限位装置作为一个统一的防落梁系统来考虑。在采用桥面连续做法的基础上, 将现有“浮放”支座在底部与桥墩锚栓连接, 对斜交桥、曲线桥、高墩桥梁适当增加桥台、盖梁或悬臂端支承长度, 并在其边缘设置纵向挡块或在主梁与桥墩间设置竖向拉结锚栓。

1.2.2.2 横桥向移位的对策

(1) 应尽量减少弯、斜桥的比例。

(2) 横向挡块应根据跨径、不同结构型式采用不同的尺寸、结构, 配筋必须注意具备足够锚固长度, 竖向深入到 (盖梁) 内部。同时为避免挡块撕裂性破坏, 应适当增加挡块与梁体间的距离, 并在两者间设置木块、橡胶垫块等缓冲装置。

1.3 桥梁支座破坏

1.3.1 震害分析

桥梁支座是桥墩与梁体联系、传力的关键部位, 强震时梁的纵、横向位移过大, 支座受到很大剪力和变形, 导致支座破坏, 汶川地震支座破坏的形式主要表现为支座锚固螺栓拔出、剪断、活动支座脱落、支座撕裂及滑移等。

1.3.2 对策

(1) 对支座抗震设计时, 要求支座的锚栓、防震板等除有足够的抗震强度外, 还要考虑有足够安全的防落梁和隔震支座。

(2) 在简支的相邻梁之间安装纵向约束装置及增加支座支承面宽度。

1.4 下部结构震害

1.4.1 震害分析

桥梁是多支点的长线形结构, 行波效应相对显著, 桥墩间的差动位移也相对较大。在地震瞬时反复振动作用下, 盖梁下方或柱身与基础的联接处常出现受压边缘混凝土崩溃 (如图3所示) 、钢筋裸露屈曲、钢筋从浅基础中被拔出等破坏。特别是同一联中由于固定支座的设置、墩柱高度相差较大、线刚度相差较大, 使得桥墩在地震作用下承受的地震荷载差异大, 设置固定支座的矮墩可能会带来崩溃性的破坏。较高柔的钢筋混凝土桥墩破坏型式一般都为弯曲型, 刚度较大的矮墩破坏型式一般都为剪切型。

1.4.2 对策

(1) 桥型结构应有明确的计算简图及合理的地震作用传递路径。外形简单、自重轻、刚度和质量分布匀称、重心低, 尽量避免因局部削弱或突变形成薄弱截面。

(2) 提高钢筋混凝土结构的延性使其承受较大的塑性变形, 并避免发生累积损伤效应。

(3) 应根据抗剪计算配置横向箍筋, 把箍筋作为受力钢筋来对待, 尽量采用直径12mm以上的二级螺纹钢筋作为箍筋, 箍筋端部设置135°弯钩, 并加密箍筋的间距以保证足够的配箍率, 实现对核心混凝土的约束作用。

(4) 横梁的设置应防止出现强梁弱柱效应, 保证第一塑性铰产生在横梁而不是桥墩上。

(5) 桩柱式结构应尽量避免在桥墩底出现整齐的施工接缝, 防止抗剪薄弱面的出现。

(6) 加装墩梁联动装置解决桥墩水平地震力分配严重不均。

(7) 合理设置墩系梁, 加强墩柱整体性。

(8) 应进行结构在罕遇地震下弹塑性变形的验算, 根据可能出现塑性铰处按实配钢筋, 并采用材料强度标准值和轴压力计算出的弯矩承载能力, 考虑超强系数来计算。

(9) 施工中严禁纵筋在柱脚等关键受力部位的截断或搭接, 高烈度区严禁使用卵石作为粗骨料。

1.5 基础的震害

1.5.1 震害分析

在承载力不很高的砂质粘土、粘土质砂土等地基中, 由于地震引起地基液化, 剪切强度降低, 承载力下降, 使桥梁基础及桥台受静土压力和地震土压力的作用而沿液化层水平滑移或转动, 引起基础下沉、地基失效, 进一步引起桥梁墩台的沉陷, 导致墩身开裂, 上部桥梁垮塌。如G213兰磨线李子桥, 两桥台基础上下游强度不均, 下沉量不一致, 致使桥台产生纵向裂缝。

1.5.2 对策

(1) 桥梁选址宜建造在坚硬的场地上, 尽量避开易液化地基及软土地基等不良场地;

(2) 若无法避开易液化地基及软土地基等不良场地, 应考虑对地基进行处理或采用深基础。

2 抗震措施在山西省繁峙至大营高速公路桥梁设计中的体现

山西省是地震频发的地区之一, 历史上地震活动主要发生在新生代断陷盆地内, 震源多与盆地边界主干断裂关系密切, 是新构造活动的强烈地区。繁峙至大营高速公路 (文中简称繁大高速) 是山西省高速公路网规划的“3纵11横11环”中第3横的重要组成部分, 向东可抵京津冀地区, 往西可达陕北府谷、神木, 通往榆林产煤区。项目区地处忻定盆地北端, 所对应的区域构造单元为迭加于五台块隆之上的滹沱河新裂陷。路线走廊带位于滹沱河新裂陷北部边缘地带。滹沱河新裂陷在项目区内呈北东东向展布, 长100km, 宽10km左右。其南侧以五台山北侧山前断裂为界, 靠近断裂一侧下陷深度最大, 在代县一带基岩埋深约500m。基岩向北逐渐掀起, 呈箕状凹陷。经物探测量及钻探验证, 滹沱河新裂陷的基底为前长城系变质岩及侵入岩, 是新生代以来呈反向发育、下降而成, 地震活动频繁, 属新构造活动较强地区。据史料记载, 该区域共发生4级以上地震15次, 其中7级以上3次。根据区域地质资料, 滹沱河新裂陷至今仍在继续发展中。项目区内的动峰值加速度为0.15g～0.20g, 相应的基本地震烈度为Ⅶ～Ⅷ度。全线共设大中桥55座, 该项目桥梁设计结合汶川地震桥梁震害情况及《公路桥梁抗震设计细则》 (JTJ/TB02-01-2008) 就抗震设计进行了细化, 本文结合该项目关沟河大桥逐一介绍。

关沟河属季节性河流, 桥位位于代县八里庄村北约200m, 选铁厂尾矿库南约350m处, 中心桩号K39+861, 孔跨6-30, 桥长180m。桥址位于山前冲积黄土沟壑区, 微地貌为黄土陡坎、河床、漫滩, 地形起伏不大, 两侧桥台与河床高差25～30m。河床及漫滩分布Q4砾卵石。桥址地层主要由湿陷性黄土、中密～密实粉土夹密实卵石组成, 一般容许承载力介于175～800kPa之间, 总体强度较低, 地基稳定性较差。两侧桥台边坡由Q3、Q2黄土构成, 大孔隙及垂直节理发育, 易受大气降水的冲蚀而滑塌, 边坡稳定性稍差。场地土的类型为中软土～坚硬土, 场地类别综合评定为Ⅲ类。桥址区地震动峰值加速度为0.20g, 相应于地震基本烈度为Ⅷ度。如图4为关沟河大桥桥位布置图。

(1) 桥位上游存在选铁厂尾矿库及沟谷两侧黄土陡坎大孔隙及垂直节理发育, 初步设计采用的5-30m梁桥方案, 桥台处台身稳定性差、基础承载力低, 为避免次生灾害的影响, 施工图阶段采用6-30m梁桥方案将两侧桥台均延伸到挖方段, 避开了不良地质段落, 同时联系地方政府就路线范围内影响高速路安全的7个选厂尾矿库分别进行了加固、设置消能坝及闭库等措施, 关沟河大桥上游的尾矿库即采取了闭库措施避免震后出现次生灾害。

(2) 为避免主梁移位等上部结构震害, 通过在桥面铺装层内设置Φ12单层钢筋网、采用C50钢纤维混凝土、设置桥面锚固钢筋, 增设1/4、3/4跨横隔梁, 增强横向联系, 提高结构整体性;将初步设计中右前夹角70°的斜桥调整为右前夹角为90°的正桥;加强了挡块的构造设计 (如图5) , 并在抗震挡块内侧粘贴尺寸为200×200×50mm的橡胶缓冲块;对该桥最高桥墩2号墩利用MIDAS/civil程序进行了弹塑性分析。

(3) 桥梁支座均采用板式橡胶支座GYZ和GYZF4系列产品, 同时对支座垫石进行了加强, 增加了钢筋锚固长度 (如图6) 。

(4) 桥型下部结构采用传力路径简明及外形简单的Φ1.6m柱式墩、柱式台, 严格控制结构的应力水平, 控制重点部位应力幅度, 防止结构疲劳, 加强局部构造措施设计, 在墩柱与盖梁、墩柱与桩基截面过渡段均对环形箍筋进行加密, 柱底与柱顶各2m范围内箍筋采用间距为10cm的Φ10钢筋。

3 结语

桥梁抗震设计是一项很复杂的工程, 涉及地震工程学、弹塑性力学、损伤力学、计算力学、新材料开发和应用等多个学科分支, 设计人员应综合概念设计、数值计算和构造措施, 用以承载力、刚度、延性为主导的概念设计来整体构思结构总体方案、确定材料使用和细部构造。本文结合汶川地震部分桥梁震害, 借鉴部分桥梁工程专家意见指导设计工作, 对梁桥的抗震设计提供一些借鉴和参考。

参考文献

[1]庄卫林, 刘振宇, 蒋劲松.汶川大地震公路桥梁震害分析及对策[J].岩石力学与工程学报, 2009, 28, (7) :1377-1387.

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[6]范立础, 李建中.汶川桥梁震害分析与抗震设计对策[J].公路, 2009, (5) :122-128.

市政桥梁抗震设计 篇4

一、桥梁工程的地震灾害

根据相关的统计资料表明, 桥梁工程的地震灾害主要可以从这些方面来理解。

一是弯曲破坏:在水平地震荷载的作用下, 结构出现了较大的变形, 脱落混凝土保护层, 促使有崩裂问题出现于内部混凝土中, 降低结构的承载能力。可以这样理解, 弯矩加大到一定限值, 有水平弯曲裂缝出现于截面上, 在不断加大的荷载强度下, 就会增加受拉侧纵筋的屈服强度。

二是剪切破坏:在水平地震作用下, 如果结构受到了超过限值的剪切力, 就会促使剪切破坏的发生, 可以这样来理解, 当弯矩和开裂强度相同, 就会导致水平弯曲裂缝出现于截面上, 在不断提高荷载强度的过程中, 就会有斜方向的剪切裂缝出现于柱内, 增大局部剪切裂缝, 导致剪切破坏的出现。

三是落梁破坏:落梁破坏的发生主要是因为梁端支撑长度小于梁体的水平位移, 这种破坏形式主要是因为梁和桥墩有着过大的相对位移, 那么支座的约束能力就会降低或者消失, 它的发生主要有这些因素决定, 如桥墩之间地震相对位移、梁的支撑长度、支座破坏等等。

二、桥梁抗震设计的原理

桥梁抗震设计可以分为两大类方法, 一类是确定性方法, 另一类则是非确定性方法, 前者指的是作用于结构上的荷载是确定性的, 然后对在本荷载作用下的结构动力反应进行解答;后者指的是将结构的地震动作用看作是随机的。

确定性方法:这种类型包括了诸多种方法, 静力法是18世纪末提出来的, 这种方法假设地震动的振动规律和结构各个部分是相同的, 那么就可以相乘地面运动加速度与结构总质量, 就得出来了地震力作用于结构上的惯性力, 那么通过结构线弹性静力分析即可。反应谱法也是非常重要的一种, 它指的是结构上承担的实际地震波, 包括了诸多的复杂波, 它们有着一定的频率, 如果结构的固有频率等同于地震的卓越频率, 那么就会增大结构物的动力反应。因为受到了一些随机因素的影响作用, 就会促使有很大的随机性和离散性存在于不同地震记录得出的反应谱中, 那么就需要将大量地震记录输入进去, 然后统计平均以及光滑这些众多的反应谱曲线, 以此来得到实际应用的规范反应谱。

非确定性方法:结合地面运动统计特征可以有效构建随机振动法, 指的是在结构上作用具有统计性质的地震动, 将结构响应的统计度量提供出来, 它不受任意选择的某一输入运动控制。

三、桥梁抗震设计的方法

一是基础抗震设计:对桥梁基础的刚度和整体性进行强化, 同时对上部荷载进行减轻, 这样就可以降低地震作用带来的不均匀变形程度, 不管是动态的, 还是永久的, 如果桥梁构建的地基可能出现地震液化现象, 就需要采用深基础形式, 保证是在可能液化土层的下部稳定密实的土层内埋置的桩基础, 并且还需要将钢筋合理布设于桩的上部。

二是桥台抗震设计:要结合相关要求来适当强化桥台胸桥, 并且对配筋数量进行适当增加, 为了对地震的冲击力进行缓和, 需要将弹性垫块合理设置于梁与梁之间和梁与桥台胸墙之间。如果采用的小桥基础比较浅, 那么就需要对下部的支撑梁板进行适当强化, 并且结构应该尽量保持四铰框架, 这样在地震时, 墩台也不会出现位移问题。如果因为客观因素的限制作用, 采用的是软体地基, 那么就需要保证桥梁中线正交于河流, 并且对桥长进行适当增加, 这样桥台的稳定性才可以得到保证。要控制桥台的高度, 保证不超过8 m, 如果台位处的路堤高度在8 m以上, 那么桥台的地段就应该具有较为平坦的地形, 并且与主沟槽有着较远的距离, 对它的高度最大限度的降低, 在路堤天房内埋置台身, 将一系列的防护措施设置于台周路堤边坡脚等。

三是桥墩抗震措施:在目前的桥梁抗震设计中, 经常用到的一种方法就是利用桥墩的延性减震, 要采用钢筋混凝土结构的高墩, 空心截面是不错的选择, 可以采用柱式墩和排架桩墩, 另外, 为了提高它的抗弯延性, 还可以将横系梁设置于桩和柱子之间。

四、桥梁减震设计的要点

桥梁下部结构的减震设计方法:在桥台形式上, 可以采用U形或者T形, 不能在那些不稳定的河坡上布置桥台;通过相关的实践经验我们可以得知, 在桥台形式上, 比较优越的是重力式桥台, 相较于柱式桥台具有更好的抗震性能, 并且设计难度不大, 不需要较大的造价成本。在桥墩设置时, 对于斜向土压力应该要或避免;在延性方面, 相较于石砌或者混凝土预制块砌筑的桥墩, 钢筋混凝土桥墩具有更好的延性;此外, 在对上下部结构的联接方式进行选择时, 还需要将桥墩的高度充分纳入考虑范围。

桥梁结构中支座及伸缩缝的减震设计方法:通过大量的实践研究表明, 在桥梁结构整体抗震性能方面, 非常薄弱的一个环节是支座和伸缩缝等连接件, 那么就需要特别重视, 用连续梁来替代以往的简支梁, 这样伸缩缝的用量就可以得到有效的减少。在对伸缩缝进行选择时, 需要充分结合可能出现的地震来考虑它的变形能力, 控制伸缩缝支撑面的宽度, 同时, 还可以对限位器以及剪力键橡胶支座进行合理设置。为了对支座位移以及滑动情况进行限制, 就可以将焊钢板加设于梁底部, 或者是将横向挡块或者纵向挡块设置上去。

桥梁上部结构的减震设计方法:如果桥梁处于高烈度地震区, 那么采用的桥梁结构应该有着较好的整体规则性, 在布置结构的时候, 保证均匀、对称以及规则等特点可以体现在结构的几何尺寸以及质量和刚度中。站在几何线性的角度上来讲, 直线桥梁结构是个不错的选择。如果采用的是多跨简支梁桥, 那么就需要对梁板之间的纵向联系和横向联系进行强化, 避免落梁问题的出现。

五、结语

通过上文的叙述分析我们可以得知, 我国地震容易出现, 如果桥梁的抗震设计不够科学合理, 就会影响到桥梁的安全, 威胁到人们的生命财产安全, 不利于社会的和谐发展;因此, 需要引起相关人员足够的重视。相关人员的工程设计人员需要不断努力, 提高自己的专业技术水平, 总结施工经验, 借鉴西方国家的先进技术, 提高桥梁的抗震设计质量, 保证工程质量和安全。

参考文献

[1]范立础, 王君杰.桥梁抗震设计规范的现状与发展趋势[J].地震工程与工程振动, 2001 (2) .

[2]张丽娟.对当前桥梁抗震设计方法分析[J].城市建设理论研究, 2011 (2) .

桥梁抗震设计的探讨 篇5

1 桥梁破坏的主要形式

1.1 落梁破坏

当桥梁的梁体位移的距离超过了桥梁本身梁端所能支撑的,就会使得桥梁和桥墩之间失去约束力,从而造成了落梁的破坏。

1.2 支座损坏

支座在设计施工的时候就已经规定好了所能荷载的强度,当地震时惯性力通过支座向上传递,如果超过了支座本身的荷载极限就会遭到破坏,甚至还会引起落梁破坏。

1.3 剪切破坏

桥梁受到地震发生时的剪切力突破了自身剪切强度时会发生破坏,具体有这么几个阶段:桥梁的很界面出现裂缝;因为荷载强度的增强,裂缝斜向加深;箍筋开始弯曲,裂缝越来越大;最后导致脆性的剪切破坏。

1.4 弯曲破坏

在地震时,地震荷载的作用力作用在桥梁结构上,使其发生弯曲变形,使得桥梁本身的混凝土层出现脱落的状况。

2 实际案例的分析

2.1 失效的抗震桥梁设计

1999年,土耳其的西部发生了里氏7.2级的地震,造成了超过1 000人死亡,5 000人受伤,地震中心区域的大部分建筑都遭到了严重破坏,包括当时采用了所谓的“先进”隔震和耗能技术的Bolu高架桥。

Boul高架桥1号线的全长达到2.3km,由58吨和59跨双线为构架搭建而成,上部由10跨一联,每联长392.2m的混凝土连续箱梁,支撑在盆式橡胶支座上。桥墩的结构为八角形空心墩,桥上结构为每板11根柱子且大于10跨的钢筋混凝土板,和7个预应力梁。因为其地理位置的重要性,在设计施工的过程中还专门安装了地震隔离系统,模仿美国的AASHTO桥梁抗震设计规范设计。然而AASHTO的要求中,必须允许位移的能力超过单自由度计算位移的3倍,显然Bolu高架桥没有满足这一重要的条件。

2.2 规范案例举例

2.2.1 桥梁工程的概况描述和技术参数

现有一段互通式的道路工程,全长为58.4km,双向行车且为4车道的高速公路,该桥梁连接此公路和密涿高速的连接线、Q匝道桥、县道武榆线和天堂河。桥梁的本身采用现浇预应力混凝土连续箱梁及装备式预应力混凝土连续箱梁。

桥梁上的行车速度设计为120km/h,荷载我公路-Ⅰ级,地震烈度为7度,采用8度的防备措施,地震动峰时的加速度为0.15gal。桥面宽度为42m,桥上护栏为0.5m,行车道为19.5m,间隔带为1m。分布为护栏一行车道一护栏一间隔带一护栏一行车道一护栏,桥面纵坡范围是1.4%,结构安全等级为一级。

2.2.2 桥梁的抗震结构

通过对支座隔震参数进行设计和计算,使得每个桥墩在纵向和横向在地震时所承受的压力均匀分布,在最大峰值减小的时候,有效地减缓了桥梁在地震时的受力状况,确保桥梁整体结构的完整以及各等级地震下防护性能的完美展现,取得满意的抗震效果。

在将3道横隔板安放在预制箱梁中,从《公路桥梁抗震设计细则》中,对桥梁主筋箍筋进行强化,尤其是柱顶和柱底的塑性区段,并在高度大于7m的桥墩处安装横系梁。在墩台安装横桥方向的挡块,预制箱梁跨连续墩支座间设有防震锚栓,在桥梁墩,以及各个可能触发碰撞的位置都设有安全橡胶块用来缓冲。支座采用HDR(Ⅱ)型的高阻尼隔震橡胶支座,其中的材料和力学设计符合国家标准GB/T的规定。

这样就是计较完整且具有很高安全系数的桥梁防震的设计。

3 桥梁在抗震设计中出现的问题

抗震结构概念是否合理。一个抗震结构的形成需要考虑桥梁材料的强度、细部构造等问题,在进行抗震概念设计时,参与其中的人员都需要严格的执行每一项硬性的规定,并不断挑选最优的抗震结构体系。

通过对地震响应的分析适时改变设计的方法。伴随着如今科学技术不断地完善,专家学者们对于地震的研究也越来越全面,所以在把握最新的地震方面咨询的同时也要时刻有意识地融入到桥梁防震的设计中。

分配出多个不同阶段的防震设计方法。在不同的阶段针对不同的目标来进行相应的逐个击破,让桥梁的最终设计可以达到自己力所能及的完美程度。

4 结语

综上所述,该文对地震时桥梁的破坏形式以及一些诶例子和设计中的一些问题进行了分析探讨,只有不断去完善,桥梁的防震设计才能使人们在突发的地震中得到安全的保障,也对桥梁事业的发展注入蓬勃的生机。

摘要：该文首先就桥梁受地震破坏的主要形式做分析,然后通过实际的案例对桥梁的抗震设计展开深入探讨,最后总结一些在设计中要注意及避免的同题,从而进一步分析当前桥果抗震的设计方法,也为今后的桥梁在抗震方面做出参考意见。

关键词：桥梁,地震,探究

参考文献

[1]马林.桥梁抗震设计探讨[J].China's Foreign Trade,2011(12).

[2]刘印华.探讨桥梁抗震设计的方法与注意事项[J].广东科技,2009(12):269-270.DOI:10.3969/j.issn.1006-5423.2009.12.149.

[3]李春凤.汶川地震桥梁震害与延性抗震设计探讨[J].公路交通科技,2009,26(4):98-102.DOI:10.3969/J.issn.1002-0268.2009.04.020.

桥梁抗震设计的探讨 篇6

根据以往地震所获得经验, 除因地震失效而引起的破坏之外, 桥梁混凝土受到破坏主要有以下四种常见的形式:

1.1 落梁破坏。

落梁破坏是当梁体的水平位移超过了桥梁梁端的支撑长度时, 桥梁与桥墩之间的相对位移逐渐增大从而使支座失效丧失了对桥梁约束能力的一种破坏形式。当支座受到破坏、桥梁的支撑长度不够、梁间因地震而产生碰撞时常常会导致落梁破坏的发生。

1.2 支座损伤。

地震的惯性力是通过支座从桥梁上部传到下部结构的, 支座在结构设计时是有荷载强度的, 地震来临时, 传递的荷载超过了支座的荷载强度时, 支座便会损伤并且破坏。由于支座的损伤地震的惯性力便不会传到下部结构, 就可以避免地震荷载传到桥墩从而破坏桥梁, 同时支座损伤也会造成桥梁落梁受到破坏。

1.3 剪切破坏。

当地震发生时, 桥梁在地震水平倚戟的作用下, 桥梁受到的剪切力超过了自身的剪切强度便会发生剪切破坏。剪切破坏主要有以下四个阶段: (1) 当桥梁截面的剪切弯矩超过自身的强度时, 截面便会出现裂缝; (2) 由于地震时荷载强度越来越高, 桥梁柱内会逐渐出现斜方向的剪切裂缝; (3) 随着地震的继续发生, 箍筋会慢慢开始屈服便会导致剪切裂缝越来越大; (4) 最后桥梁便会因地震而发生脆性的剪切破坏。

1.4 弯曲破坏。

在地震的荷载的作用下, 桥梁结构会产生变形, 由于过大的变形会导致桥梁混凝土层的脱落、内部混凝土崩裂以及钢筋屈服的现象的发生, 从而导致桥梁结构丧失承载能力。弯曲破坏主要也有一下四个阶段: (1) 当地震带来的水平弯矩超过桥梁自身的开裂强度时, 就会产生裂缝; (2) 随着地震的荷载强度的提高, 纵筋也会慢慢屈服, 裂缝会继续发展; (3) 桥梁的变形会越来越大, 从而导致了桥梁塑性铰范围增大以及混凝土保护层的脱落; (4) 发生弯曲破坏, 混凝土的崩裂以及钢筋的屈服。

2 桥梁抗震设计的设计原则

桥梁抗震结构在刚度、强度以及延性上有最佳的组合并能够满足抗震的目标便是合理的抗震设计。结构设计师为实现这一目标, 要有足够的创造力以及洞察力, 设计出最为经济合理的抗震结构, 不仅仅要深入的了解跟地震相关的各种建筑因素, 设计师还应该遵循一些基本的抗震设计的设计原则: (1) 桥梁抗震设计体系的规范性以及整体性。桥梁的上部结构需是连续的, 整体性好了, 便可以有效的防止地震来临时抗震的结构构件的掉落, 同时结构体系的整体性对于抗震结构发挥空间作用也是十分关键的。另外抗震的结构设计体系还应规范, 几何尺寸、刚度以及质量无论是在平面还是在立面空间内, 布置都应该对称、均匀并且规范。 (2) 桥梁施工场地选择的原则。首先场地的选择要保证厂址是比较安全的, 处安全性之外还有一个原则是:尽量选择具有坚硬土的场地而不是软粘土场地, 因为当地震到来时, 软粘土场地更容易发生地基失效; (3) 提高抗震结构和构件的延性及强度。地震对桥梁造成的破坏的主要原因是由于地震时地震动而引起了桥梁结构的结构振动, 因此, 进行结构设计时, 尽可能少的使地震产生振动能量传到桥梁结构内部去, 同时抗震结构及构建又具有较好的强度、刚度以及延性, 便可以有效的防止结构受到的破坏。桥梁抗震结构的刚性可以有效的控制结构的变形, 而延性以及强度则决定了抗震结构的抗震能力。由于地震的反复振动会导致结构和构建的变形, 从而减弱结构的强度以及刚度, 因此在进行抗震结构设计时还应该重视结构及构件的延性设计。 (4) 尽可能多的设置抗震防线。当地震来临时, 地震动破坏第一道防线后, 第二道防线便起到了支撑的作用, 防线越多, 便可以越有效的避免桥梁的坍塌。 (5) 抗震设计的能力设计原则。强度安全度的差异性是能力设计的核心思想。即不同的构建与不同的破坏形式之间要确立不同的强度安全度。这样可以有效的防治地震来临时结构发生脆性破坏。通常情况下, 我国普遍采用“强剪弱弯, 强柱弱梁, 强节点弱构件”的设计思想。

3 桥梁抗震设计的相关问题

3.1 桥梁抗震概念设计。

为达到合理的抗震目的, 根据以往的工程经验以及地震灾害经验所获得的设计思想及设计原则, 合理而有效的解决抗震结构的方案、材料、细部构造等问题即为抗震设计理念。一个抗震结构设计的是否合理, 主要看刚度、强度、延性等指标的组合是否合理, 如果合理, 便是合理的抗震设计。强调抗震的概念设计是为抗震计算创造有利的条件从而准确而真实的反应地震发生的实际情况, 并不是重视什么数值计算。因此, 当进行抗震概念设计阶段, 设计人员应严格执行设计要求选择最优的抗震结构体系。

3.2 地震响应分析及抗震设计方法的改

变。随着科学水平的不断发展, 专家学者对结构动力特性以及地震动的理解也越来越全面, 所以目前也已经发展出了多种地震响应分析的设计方法以及抗震设计理论。目前抗震设计的理论主要有静力理论、动力理论以及反应谱理论三种。无论是从地震的持续时间、频谱以及振幅地震三要素分析, 还是从地震的反应分析方法、设计原则、输入地震动以及结构和构建的动力模型抗震理论的四要素分析, 动力理论都是考虑最全面、研究最精细的理论。

3.3 桥梁结构延性的抗震设计。

目前在对桥梁结构的延性进行抗震验算时采用的破坏准则主要有以下几种:变形破坏准则、能量破坏准则, 强度破坏准则、用最大变形和滞回耗能来表达的双重指标破坏准则等几种准则。桥梁结构延性的破坏机理可以总结为:当不完全进入塑性形变之前就已经出现了某种程度的塑性变形, 这样消耗的能量便成为了有效粘滞阻尼的一部分;当进入完全的塑性形变时, 抗震结构产生单方向的塑性漂移并沿其方向发展直至结构倒塌。因此若要保证在塑性形变的阶段结构不被破坏甚至倒塌, 首要就要确保结构有足够的耗能能力。

3.4 多阶段抗震设计方法。

随着近些年科学水平的不断提高, 抗震设计研究人员对在地震作用下, 抗震结构的破坏机理以及构建能力的研究等方面的理解及认识也越来越深, 同时在不同概率的地震作用下, 结构的预期性能目标也是不同的, 因此抗震结构设计的设防水准及设计原则都有了显著的提高。设计方法也从单一设防水准一阶段逐渐改善为多水准多阶段的设计方法。

通过以上论述, 我们对现代桥梁建筑地震的主要破坏形式、桥梁抗震设计的设计原则以及桥梁抗震设计所存在的相关问题进行了详细的研究以及深入的探讨。做好了桥梁建筑的抗震设计, 使用者的安全才能得到良好的保证, 桥梁行业才能够继续蓬勃发展。

参考文献

[1]王克梅.桥梁抗震的研究进展[J].工程力学, 2007.

[2]王砚田.桥梁震害分析与抗震设计[J].交通标准化, 2006.

桥梁结构抗震设计研究 篇7

1.1 地震的产生机理和危害

地震是地球内部介质局部发生急剧的破裂，产生地震波，从而在一定范围内引起地面振动的现象。地震所引起的地面振动是一种复杂的运动，它是由纵波和横波共同作用的结果。在震中区，纵波使地面上下颠动，横波使地面水平晃动。地震是自然界中一种突发性的严重灾害，具有典型的偶然性和短暂性。一旦发生强烈地震，会使得局部地形改变，出现断层和地裂缝，城乡道路坼裂，桥梁折断等严重后果。

1.2 地震对桥梁的破坏性

1)场地和地基的破坏作用。当地震发生时，首先是场地和地基破坏，从而产生桥梁破损并引起其他灾害。地震发生后，桥梁的破坏形式一般表现为：桥台锥体、墩周铺护开裂，甚至滑移;墩台身位移，支座锚栓剪断，严重时产生落梁现象;砂土液化，桥墩下沉;墩台身开裂，严重时桥梁倒塌。2)场地的振动作用。场地的振动作用是指由于强烈的地面运动引起桥梁的振动而产生的破坏作用。强烈的地面振动是引起桥梁破坏的最普遍和最主要的原因，同时也是引发其他地震破坏如地基失效、滑坡和坍塌等的外部条件。

2 桥梁结构抗震设计思想和原则

2.1 桥梁结构抗震设计的思想

抗震设防的目标是“小震不坏，中震可修，大震不倒”，具体来讲，就是在设计基准期内，当发生多遇地震(小震)时，应保证不损坏或轻微损坏，能够保持其正常使用;在发生设计地震(中震)时，可能损坏，经修补，能尽早恢复其正常使用;在发生罕遇地震(大震)时，可能产生较大破坏，但不出现整体倒塌，经抢修后可限速通车。一般情况下，抗震设计按“地震动峰值加速度”和“地震动反应谱特征周期”进行抗震验算，并按“抗震设防烈度”要求采取相应的抗震措施。

2.2 桥梁结构抗震设计的原则

强柱弱梁：要求同一结点柱端截面受弯承载力总和大于梁端受弯承载力总和;

强剪弱弯：控制截面的抗剪承载力大于抗弯承载力;

强结点弱构件：梁柱结点是保证结构整体性和关键部位，要保证结点有足够的强度和刚性，建筑结构抗震的一般原则同样适用于桥梁结构。

桥梁在地震中往往下部结构破坏，所以在抗震设计中桥墩比桥梁重要。并且桥墩是桥梁结构中最重要的承重构件，桥墩破坏将导致整个桥梁结构的倒塌。因此要使桥梁结构具有较好的抗震性能，应该确保桥墩有足够的承载力与延性。即从桥梁整体结构的角度出发进行桥梁抗震设计，应该要求“强墩弱梁”。

提高结构的变形能力，增加结构延性，提高结构耗能能力对于改善结构的抗震性能有着重要的意义。桥墩在地震作用下要有足够的延性，其控制截面处的抗剪承载力要大于抗弯承载力，在弯曲破坏之前不发生剪切破坏。即从个别受力构件的角度出发进行桥梁抗震设计应该要求受力构件“强剪弱弯”。支座破坏引起桥梁结构塌历来被认为是桥梁整体抗震性能上的一个薄弱环节。城市高架桥梁柱的结点，桥墩与盖梁的结点，桥墩与基础等结点也经常发生破坏。结点是保证结构整体工作的重要构件，在地震作用下结点受到水平、竖向剪力和弯矩的共同作用，受力复杂，并且一旦受损难以修复。

3 设计方法

3.1 静力法

静力法的概念最早是在l899年由日本的大房森吉提出的。它假设结构物各个部分与地震动具有相同的振动。此时，结构物上只作用着地面运动加速度乘上结构物质量M所产生的惯性力，把惯性力视为静力作用于结构物作抗震计算。惯性力计算公式为

式中W为结构物各部分重量。K为地面运动加速度与重力加速度g的比值。从动力学的角度，把地震加速度看作是结构地震破坏的单一因素有极大的局限性，因为它忽略了结构的动力特性这一重要因素。只有当结构的基本周期比地面运动卓越周期小很多时。结构物在地震振动时才可能几乎不产生变形而可以被当作刚体，静力法才能成立。如果超出这个范围，就不可能适用。

3.2 反应谱法

1943年，M.A.Biot提出反应谱概念，给出世界上第一个弹性反应谱，即一个单质点弹性系对应于某一个强震记录情况下，体系的周期与最大反应(加速度、相对速度、相对位移)的关系曲线。1948年，G.W.Hons ne r提出基于反应谱理论的抗震计算的动力法。

动力反应谱法还是采用“地震荷载”的概念，从地震动出发求结构的最大地震反应，但同时考虑了地面运动和结构的动力特性，比静力法有很大的进步。

反应谱的基本原理为一个单自由度系统的基底上作用一个给定的地面加速度，所测量到的这个系统的最大响应取决于动力输入和系统的自振周期和阻尼。如果动力输入是给定的。则对每个特定的阻尼值而言，单自由度系统的最大响应和系统的自振周期之间的关系可以表示成一条曲线，即反应谱。反应谱方法概念简单，计算方便，可以用较少的计算量获得结构的最大反应值。

3.3 动力时程法

60年代后，重要的建筑物、大跨桥梁和其他特殊结构物采用多节点多自由度的结构有限元动力计算图示，把地震强迫振动的激励—地震加速度时程直接输入，对结构进行地震时程反应分析。这称为动态时程分析。动态时程分析法从选定合适的地震动输入出发，采用多点多自由度结构有限元动力计算模型建立地震振动方程，然后采用逐步积分法对方程进行求解、计算地震过程中每一瞬间结构的位移、速度和加速度反应，从而可以分析出结构在地震作用下弹性和非弹性阶段的内力变化以及构件逐步开裂、损坏直至倒塌的全过程。

动力时程分析法可以精确地考虑结构、土和深基础相互作用、地震波相位差及不同地震波多分量多点输入等因素建立结构动力计算图示和相应地震振动方程。同时，考虑结构集合和物理非线性和各种减、隔震装置非线性性质的非线性地震反应分析更趋成熟与完善。

4 结语

地震的发生危害巨大且难以预测，我们要把握工程质量，增加建筑物抗震性能，提高防震防灾的意识，把工夫做在平时，防患于未然，切不可抱有侥幸心理，只有这样才能在遇到突发地震时减少人员伤亡，降低经济社会损失。

参考文献

[1]雷建胜.浅谈桥梁的抗震设计[J].铁道建筑技术.

桥梁震害分析与桥梁抗震概念设计 篇8

关键词：桥梁震害,抗震设防,概念设计

1 桥梁震害分析

桥梁工程为生命线工程之一, 桥梁的震害会造成震后救灾工作的巨大困难, 使次生灾害加重。特别是对现代化城市, 将影响其生产的运转, 导致巨大的经济损失。调查与分析桥梁的震害及其产生的原因是建立正确的抗震设计方法, 采取有效抗震措施的科学依据[1]。从早期的历次破坏性地震中, 人们经过调查总结发现, 桥梁的震害现象可以归纳为以下几类:

1.1 支承连接件破坏:

桥梁支座、伸缩缝和剪力键等支承连接件历来被认为是桥梁结构体系中抗震性能比较薄弱的一个环节, 在早期的历次破坏性地震中, 支承连接件的震害现象都较普遍。支承连接件破坏可能会引起梁体较大位移, 从而造成梁体或挡块的碰撞破坏;还可能会引起梁与墩台间的较大位移当相对位移大于主梁搁置长度后, 主梁将从桥墩脱落从而导致落梁[2]。

1.2 桥台、桥墩损坏:

桥台、桥墩是桥梁结构中最重要的承重构件, 在地震中, 桥墩一旦破坏将会导致桥梁不能再使用甚至落梁或整体倒塌。严重的破坏现象包括墩台的倒塌、断裂和严重倾斜;对于钢筋混凝土桥墩, 破坏现象还包括桥墩开裂、混凝土保护层剥落和纵向钢筋屈曲等。在地震中此类破坏较多, 可能发生在帽梁与墩柱连接处、墩柱中部或墩柱与承台的连接处。

1.3 地基与基础破坏:

扩大基础自身的震害现象极少发现, 然而有时因砂土液化等不良的地质条件, 也会出现沉降、滑移等;常用桩基础除了上面的原因外, 还有上部结构传下来的惯性力所引起的桩基剪切、弯曲破坏, 桩基的破坏往往位于水中或地下, 不利于震后迅速发现, 而且修复的难度相当大。

1.4 上部结构的破坏:

桥梁上部结构本身遭受震害而被毁坏的现象极为少见, 但因支承连接件失效或者下部结构失效等引起的落梁现象, 在以前的破坏性地震中时常发生。

从桥梁设计的角度来看, 上述桥梁震害的内因基本可以归结为结构设计和构造两方面的缺陷, 并可总结归纳为如下几类: (1) 支承连接件失效的原因, 主要是设计低估了相邻梁跨之间的相对位移; (2) 桥墩破坏的主要原因是设计延性不足、抗剪强度不足或钢筋构造缺陷; (3) 地基失效引起的桥梁破坏, 有时是人力所不能避免的, 因此在桥梁选址的时候应加以重视。

2 桥梁抗震设防新理念

总结之前的桥梁震害教训, 对今后我国桥梁的抗震设计有很大的启示作用, 而桥梁抗震设计规范是一个国家桥梁抗震设计的依据。我国的《公路工程抗震设计规范》 (JTJ 004一89) (以下简称“89规范”) 颁布至今已长达20余年, 限于当时的认识水平, 该规范在今天看来, 已存在一些令人十分担忧、迫切需要解决的问题。汶川地震后, 交通部颁布实施了《公路桥梁抗震设计细则》 (JTG/T B02-01-2008) , 相对于原《公路工程抗震设计规范》 (JTJ 004-89) 规范, 细则在适用范围、设防目标和设防标准、设计和分析方法等方面均作了大量的修订和改进。特别是在设计理念和方法上有重大改进, 采用了两水平设防、两阶段设计的抗震设计思想, 引入了先进的延性抗震设计方法和能力保护设计原则, 实现了和国际先进水平的接轨。

2.1 两水平设防、两阶段设计:

第一阶段针对E1地震作用进行弹性抗震设计, 桥梁可达到和89规范基本相当的抗震设防水平;第二阶段针对E2地震作用进行延性抗震设计和相应的能力保护设计, 确保桥梁结构具有足够的延性能力, 并且只在预先设定的部位出现设定的可控的损伤, 避免桥墩剪切破坏、结点或盖梁破坏等脆性破坏模式的出现。

2.2 延性设计与能力保护思想:延性设计先许结构部分构件在预

期的地震动下发生反复的弹塑性变形循环, 这些构件被设计成具有较好的滞回延性, 通过这些构件在地震动下发生的反复的弹塑性变形循环, 耗散掉大量的地震输入能量, 从而保证了结构的抗震安全[3]。能力保护设计使结构体系中的延性构件和能力保护构件形成强度等级差异, 以确保结构构件不发生脆性破坏模式。

2.3 桥梁减隔震设计:

桥梁减隔震设计是通过减隔震装置延长结构的基本周期, 避开地震能量集中的范围, 从而降低结构的地震力。因此, 对于桥梁的隔震设计, 最重要的因素就是设计合理、可靠的隔震装置并使其在结构抗震中充分发挥作用, 即桥梁结构的大部分耗能、塑性变形应集中于这些装置, 允许这些装置在E2地震作用下发生大的塑性变形和存在一定的残余位移, 而结构其他构件的响应基本为弹性或有限塑性[4]。

3 桥梁抗震概念设计

由于地震动的不确定性和复杂性, 以及结构计算模型与实际情况的差异, 难以保证理论计算分析与实际情况完全吻合。作为正确的抗震设计, 必须重视抗震概念设计, 灵活而又合理地运用抗震设计思想, 使计算工作不至于盲目而且更有针对性;同时, 通过计算, 可以对桥梁的抗震概念设计进行验证, 或者对概念设计中考虑不周到的地方进行修正[5]。根据桥梁抗震设防的新理念, 在桥梁概念设计时, 可以采取以下措施以达到结构防震、减少震害的效果:

3.1 桥梁选址时, 应尽可能的建在可靠的地基上, 否则软土的液化会加大地震反应。

3.2 重视桥梁结构动力概念设计, 选择较理想的抗震结构体系。

桥梁刚度不宜过大, 但也不能太柔, 所设计结构的周期要尽量与场地土卓越周期错开, 若能大于卓越周期则更好。

3.3 桥梁抗震设计应同时考虑强度和延性, 并提高桥梁结构整体的延性能力, 达到经济合理的目的。

3.4 重视桥梁支座的作用及其设计, 同时开发更有效的防止落梁措施。

3.5 对钢筋混凝土桥墩, 应采取适当措施, 如提高箍筋体积配箍率以提高延性能力。

3.6 重视桥梁的细部构造设计, 特别是钢筋锚固细节和防落梁措施, 避免出现构造缺陷。

3.7 对高烈度地区的桥梁或结构复杂的特殊桥梁, 重视采用减隔震的设计技术, 往往会取得良好的效果。

4 结论与展望

以前的桥梁震害是我们的学习教科书, 我们要吸取惨重经验教训, 根据桥梁震害的科学分析制定科学合理的抗震设防标准。《公路桥梁抗震设计细则》 (JTG/T B02-01-2008) 的抗震设防新理念和新方法必将有力带动我国的桥梁抗震设计水平向前发展。同时, 桥梁工作者应重视桥梁抗震概念设计, 从总体上把握桥梁的抗震性能, 在桥梁抗震设计中起到指导性的重要作用。

参考文献

[1]范立础.桥梁抗震[M].上海:同济大学出版社.

[2]庄卫林, 余翔等.简支体系桥梁的震害及抗震设计对策[J].桥梁建设, 2008, (4) :61-64.

[3]范立础, 卓卫东.桥梁延性抗震设计[M].北京:人民交通出版社.

[4]JTG/T B02-01-2008公路桥梁抗震设计细则[M].北京:人民交通出版.