刍议桥梁工程中桥梁抗震设计 8页

刍议桥梁工程中桥梁抗震设计摘要：由于地震破坏力对桥梁工程的严重影响，桥梁工程的抗震问题研究正成为当今桥梁技术界的热点课题。只有充分、全面的分析出地震对桥梁工程的破坏原理，才能更好的在设计中采取相应的抗震措施。本文分析了桥梁工程中桥梁抗震设计。关键词：桥梁工程；桥梁抗震设计；强度中图分类号：K928文献标识码：A引言由于我国很多地区处于地震多发带，因此，很多桥梁在设计过程中，必须要预先考虑到桥梁的抗震性能。随着我国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，我国桥梁工程的抗震设计方法有了长足的发展。1、地震对桥梁的破坏性当发生地震时，首当其冲受到破坏的就是地基，特别是对于地基在斜坡和土质松软地段上的桥梁工程的破坏最大。所以，在选择地基时要谨慎对待，综合考虑后再做决定。地震产生后，桥梁的破坏形式也有所不同，一般表现为以下几点。8 桥墩的墩身发生位移，支座的锚栓被剪断，甚至会导致落梁现象的产生；桥墩台身开始断裂，使桥梁有坍塌的倾向；沙土在河水的冲刷下，被液化，致使桥墩开始下沉。支座破坏，是指上部结构所产生的地震惯性力通过支座构件传递到下部结构，当传递的荷载强度超出支座构件的设计强度值时，支座发生破坏的现象。对于桥梁的下部结构，支座的破坏消解了大部分的地震力，阻滞了地震力传递至墩台结构，避免了桥梁下部主体结构的进一步损害，但同时支座的破坏也可能会引起落梁等进一步的桥梁震害。桥梁下部结构的震害主要有以下几种类型的破坏，一般柱式墩的桥梁震害形式，主要表现为墩柱混凝土开裂、剥落压溃、钢筋裸露和弯曲等，同时产生很大的塑性变形。其主要原因是在墩柱的施工中，由于约束箍筋配置不足、纵向钢筋的搭接或焊接不牢等导致的延性能力不足而产生的。框架墩的震害，包括剪切强度不足导致的剪切破坏、弯曲破坏以及钢筋锚固长度不足导致的破坏，主要表现为盖梁破坏、墩柱破坏以及节点破坏等。节点破坏主要表现为剪切破坏。桥台震害，也是一种常见的桥梁震害形式，包括地基丧失承载力导致的桥台滑移、台身与上部结构的碰撞破坏和桥台倾斜等。桥梁结构震害主梁横向移位桥梁支座震害2、桥梁抗震设计的原则8 只有在结构上将强度、刚度和延性等指标完美的结合，才能设计出合理的抗震方案，才能做到真正意义上的抗震设防，因此需要遵循以下原则：2.1、选择适当的场地选择桥梁建设地址时，必须要选择一个抗震力强的地方，而且所选择的地方场地要足够坚硬，如果桥梁的地基不牢固，在地震发生时就不能做到屹立不倒。但是需要注意的是不仅不能选择松软土地或不稳定的坡地，对可能会受到其周边影响的地区也不能选择，因为在危害面前，是不允许“万一”情况出现的。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相比更具有优势，对地震灾害的防控也更加有效，比如说：如果桥梁墩在高度上差距比较明显的话，会使高度较低的桥墩受到水平震力的危害，也会使桥孔跨度较大的桥墩受到很大的地震力。因此，在桥梁的防震设计上，要注意桥体结构的对称性，尽量避免使用跨度较大的桥型。2.3、注重桥梁的整体性8 桥梁的整体性至关重要，如果桥梁的整体性不好，不仅使结构的空间作用得不到较好的发挥，也会在地震时，使结构的构件以及非结构的构件被震落。所以，要尽量的保证上部结构是连续的，同时还要采用有助于提高整体性的连接方式，并且在各个连接点设置减震措施，以便使桥梁在稳定性方面得到提高。此外，为了避免突发状况的产生，在结构的布置上要最大限度的做到尺寸，质量和刚度均匀、对称。2.4、设置多道抗震防线为了将危险扼杀在摇篮里，在桥梁抗震设计上要设置多道防线，使桥梁能够多方面的抵抗地震侧向力，在遇到较强的地震时，如果第一道防线被破坏，还有第二道防线可以支撑，甚至有第三道、第四道。这样给桥梁的安全性、稳固性提供了强有力的保障，可以在最大程度上避免桥梁倒塌的现象。3、桥梁抗抗震的设计要点一是桥梁的抗震性方面：在对桥梁工程进行建设的过程中，要主要对其结构的抗震性进行全面的了解和分析，在结构原本就存在的抗震力基础上，调整相关参数，对能够适应的桥梁抗震结构型进行分析。另外，还要注意在抗震设计角度的基础上，促使桥梁构架中抗震性能的加强，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。二是桥梁结构刚度方面：在桥梁工程实际开展的过程中，如果其结构的刚度能够对称，在一定程度上对它在面临地震灾害时有利，而桥梁如果出现不等跨的情况，就很容易受到地震灾害的影响。如果在桥8 梁工程实际开展的过程中，出现桥内的墩身高度之间相差过大，就会导致较矮的桥墩更容易受到地震灾害的影响;而且，桥墩之间的跨径具有差距，地震情况发生的时候，其所造成的影响也会在跨径相对较大桥墩上更为严重。因此，在对桥梁进行抗震设计的过程中，要对这些问题进行重点关注。4、桥梁抗震设计的几个方法（一）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。合理抗震设计即要求设计出来的结构，在强度、刚度和延性等指标上拥有最佳的指标组合，使结构实现经济性和抗震设防的双重目标。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，一般是根据桥梁结构抗震设计的规范要求进行。对于采用延性抗震概念设计的桥梁，还包括延性类型选择和塑性耗能机制选择。桥梁抗震的概念设计十分重要，其为抗震设计的数值计算创造了有利条件，使计算分析结果能更好的反映地震时结构反应的真实情况。8 （二）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，较之静力理论和反应谱理论有着更全面的优点。（三）多阶段设计方法伴随着地震产生机理、地震的动特性及地震作用下各类结构破坏机理、动力特性和构件能力研究的不断深入，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，促使着结构设计在设计原则、设防水准等多个方面进行着不断的改变和进步。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，甚至是基于结构性能的多水准设防、多性能目标准则设计方式。5、根据性能设计随着抗震研究的不断深入，科研人员逐渐认识到，强度条件无法恰当地作为结构抗震能力的评估指标，这是由于材料在强震中往往会进入弹塑性阶段，材料的塑性变形会消耗一部分地震能量，同时，结构的自振周期也会发生改变，从而改变地震反应的特征。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，并不是完全取决于材料的强度。这是在历次地震和地震模拟试验中得到证实的结论。基于性能的设计法，主要包括倒推分析法、能力谱法、基于位移设计法以及地震损伤性能设计法等。8 倒推分析法就是基于结构位移性能的抗震思想结合反应谱分析的静力弹塑性分析法。该方法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。该方法的优点是：与振型分解反应谱法相比较，它考虑了结构的弹塑性特征；与时程法相比较，它的计算数据简明，工作量小。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，然后利用结构的强度进行检验的方法。结束语现阶段，我国正处于高速公里建设的高峰期，高速公路的建设必不可少的建设就是公路桥梁，因此桥梁的建设数量和质量越来越引起人们的重视。为了有效提高桥梁的质量、避免桥梁在地震等灾害中造成一定程度的损失，必须加强桥梁的抗震设计、这就需要桥梁设计工作者首先加强桥梁抗震设计的重要性，其次要积极探索桥梁抗震设计的方法、通过不断完善自己的设计作品，更好地服务于公路建设，为人们更好的生活提供保证。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，2011，04:243.8 [2]周永生，安欣.探讨桥梁工程抗震设计问题[J].科技传播，2011，10:17-18.[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)，2010，02:151-152.[4]叶爱君，范立础.大型桥梁工程的抗震设防标准探讨[J].地震工程与工程振动，2006，02:8-12.8