桥梁抗震设计中应注意的问题分析 9页

桥梁抗震设计中应注意的问题分析【摘要】目前我国的高速公路还处于建设的高峰期，还有很多高速公路需要建设。虽然用于桥梁抗震的方法有很多种，但是大部分都是基于计算机的程序计算，根本没有结合到实际情况，所以应该把计算理论和实际工程实践紧密联系起来，应根据不同的结构形式和地震情况选择合理的抗震计算方法，多方面考虑地震发生时桥梁的响应及损坏情况，保证桥梁的安全性。所以作为设计工作者，需要不断完善自己的设计作品，更好地服务于高速公路建设，大家共同总结经验，采取有效的方法及措施来进一步提高桥梁结构的抗震能力，进而提高桥梁的耐久性和安全性。【关键词】桥梁抗震设计注意问题分类号：K928文献标识码：A一、桥梁地震烈度。地震的烈度是表示地震对地表及结构物影响的强弱程度。一个地区烈度的大小，不仅与这次地震释放的能量（即震级）、震源的深度、距震中的距离有关，而且还与地震波传播途径中的工程地质条件及建筑物的特性等因素有关。显而易见，如果震源愈深，距震中愈远，受地震影响愈小，烈度就愈低；反之就愈高。我们把一个地区在今后一定时期内，一般场地条件下可能发生的最大地震烈度称为该地区地 震的基本烈度，亦称地震地区烈度。2、桥梁抗震目标。我国目前抗震设计采用的是常说的“三水准两阶段设计”的设计方法，即为实现上述三水准的设防目标，规范采用两阶段设计的简化方法。第一阶段是结构极限承载能力验算，第二阶段是正常使用极限状态验算。三个水准的设防目标通俗地来讲，可以概括为“小震不坏、中震可修、大震不倒”。由于中小地震的发生频率高，为了不使结构因累积损伤而影响其使用功能，故要求在常遇地震水平，结构处于弹性范内工作，以强度破坏作准则。地震中桥梁结构的损伤形态可以分为如下的几类，因此抗震性能也是与这几类损伤形态相对应而确定的：性能的抗震设计理论和方法的研究，并成为一种发展趋势和方向；该法与常规方向相比，能使三水准设防要求有具体量化的性能目标、水准，设计中更强调实施性能水准的判别准则，性能目标的选用和深入仔细的分析、论证。目前，美国、日本和欧洲已经制定出了新的规范和准则。二、桥梁抗震能力的设计方法探析。1、桥梁抗震分析。地震中由于造成桥梁所处地理位置的表层破坏和震动导致桥梁结构构件的损坏，严重时导致桥梁的坍塌。桥梁地质发生裂缝和滑坡、塌方都可能加重地震对桥梁造成的影响。地面产生裂缝会致使桥梁的跨度发生不同程度的变化。如果桥梁所处的地质条件为松软的沙土结构，强烈的地震会造成桥梁基础结构下陷，桥梁主体结构会 因为底层的下陷而发生倾倒。在地震中桥梁因为地震波纵波和横波垂直和水平方向的持续震荡造成破坏。桥梁构件因为不断的震动而损坏，影响桥梁结构的稳定性。当前我国部分桥梁或因为设计和建设时间较长，无法满足抗震要求，或是因为施工时没有严格按照设计的抗震要求进行实施，桥梁的整体性和结构完整性不能满足抗震要求，当地震发生时由于强烈的震动导致桥梁构件的脱落损坏。拱式桥梁在地震中受到的破坏主要是桥拱开裂，桥墩发生大幅度的下沉。地震的震级越大对桥梁造成的影响会越大。另外发生滑坡或地基不牢固的区域因地震造成的损坏会比一般地基桥梁严重。在桥梁抗震设计中有效的技术手段是技术人员需要对桥梁所处地址条件进行建模分析，科学选择桥梁的建设方位。加强工程所处自然环境地形地貌和气候条件数据的搜集分析。当桥梁工程处在地震高发区域或滑坡地质带，技术人员需要在设计时加强辅助工程的实施，保证桥梁不受因地震造成的次生地质灾害的损坏。桥梁设计时其结构形式尽量简单，整体结构稳定性要好，形变较大时对桥梁结构造成的影响尽量要小。在桥梁设计和施工中需要对结构构件衔接处进行有效的连结，保证其在地震力破坏下不会脱落而造成桥梁整体结构的解体。桥梁的施工质量亦是影响其抗震能力的重要方面。施工 单位需要保证桥梁的施工质量。地震发生时可能造成桥梁周边坡的滑坡，从而造成桥梁的二次损坏。技术人员需要采取技术措施保证桥梁不因滑坡造成的破坏。在边坡滑坡处理时一般采用预应力锚索桩进行施工。在预应力锚索桩的施工中，施工人员需要根据工程的设计要求进行测量放线，并确定桩孔的位置。技术人员需要按照设计要求在施工脚手架上安装专用的基座，将钻孔机安装基座之上，利用施工方向架测出预应力锚索桩锚索的方向角，并用测角仪进行角度的准确调整。钻孔完成后施工人员取下钻杆和相关设备清理后有效保存。在钻孔施工中如果孔内存留泥浆施工人员需要对孔壁进行渗水处理。在进行钻孔作业时如果钻孔穿过岩体破碎地质带时可能会出现塌孔现象。出现这种现象后施工人员需要立即停止钻进，并进行孔壁的灌浆固璧，保证孔壁的密封。预应力锚索桩的锚索长度根据以钻孔为起始点，包括锚索设计长度和框架梁的厚度等构件的总长度进行计算。在施工中锚索钢绞线预留量为55cm。压力分散型锚索钢绞线一般采用无粘结的钢绞线。施工人员在进行钢绞线的截取时需要将钢绞线调直，确保每根钢绞线顺直，并不存在交叉现象。钢绞线的截取平面需要平滑，截取完成后技术人员需要进行详细的检查保证其符合施工要求。合格的钢绞线需要进行准确的标号标示，技 术人员根据锚索的设计长度和锚固段的不同部分长度进行准确的分割。每个构件起点位置需要安装钢制承载体和挤压套，锚索端部安装导向帽确保下锚时的入孔顺利。施工人员在向钻孔安放锚索时需要仔细核对锚索编号是否与钻孔编号一致，锚索入孔时需要使其顺直，锚索和注浆管一起同步安放。施工人员在进行注浆时采用孔底返浆法技术，首先将注浆管插入孔底上方40cm处利用压浆机将水泥静浆注入。然后进行观察若孔口出现溢浆且持续时间超过2min,施工人员即可停止注浆作业。框架为C25级钢筋混凝土结构，是一个完全受压构件，它把锚具的集中荷载均匀地传递到岩孔口岩面与锚索轴线不垂直，故框架有调整岩面受力方向的作用。通过预应力锚索桩的施工能够有效保证桥梁工程边坡在地震发生时不会有强烈的滑坡现象发生，保证桥梁工程的安全性。2、桥梁抗震设计方法探析。近年来我国的桥梁抗震设计方法不断发展，在先前的筒化静力法基础上研究出了以动力法为基础的反应力谱理论和动态过程分析法。当前抗震桥梁的分析和设计中最为常用的方法包括强塑性的动力分析法、反应力分析法、等效的静力分析和虚拟激励等多种设计理论和方法。我国桥梁根据其功能不同划分为以下几种类型，见表1所列。根据桥梁功能不同和所处地质条件的不同进行针对性 的设计，提高桥梁工程的防震能力。技术人员在桥梁防震设计中不考虑地面运动和桥梁结构的特定作用力。将其看做在地震作用力的作用下是静止的，桥梁仅以地震惯力作为桥梁的地震荷载，并对外在荷载形式之外进行内力分析。桥梁工程防震设计中较为重要的设计原则包括桥梁整体性能的设计原则。设计人员需要考虑桥梁的抗震强度设计和桥梁位移延展性能的设计。桥梁结构构件和混凝土浇筑体都需要良好的延展性，避免地震作用下桥梁因位移造成垮塌。提高桥梁隔震层和隔震带对地震能量的阻隔性能，减少地震力对桥梁的破坏。表2所列为我国当前桥梁抗震系数标示。表3为桥梁地震设计重现周期表。技术人员在桥梁防震设计中需要对构造复杂的桥梁进行空间动力学的分析，加强桥梁底座和桥墩的设计，利用当前先进的材料设计桥梁防落梁构件。地震能量释放的中心为震源。震源深度直接决定了震级的强度，当前技术人员主要利用地震的体波来计算地震的准确震级。桥梁防震设计中技术人员需要加强工程所在地区历史发生地震震级的研究，并根据桥梁的设计要求进行具体的抗震设计。当前信息科技发展十分迅速，可以对桥梁抗震进行三维建模进行准确、科学的分析。通过对地震震动的分析可知静力分析法有较大的局限性。因为桥梁结构在遭受地震波袭击时具有动力特性。当前人类尚不能准确地对地震进行预测和预报，故理论研究者 多从概率论角度进行地震活动发生的探究和分析。并针对可能发生地震震级进行防灾工作的开展。进行地震危害性研究是桥梁工程防震设计比不可少的理论支撑，通过科学的地震概率学的研究，技术人员用建模方式制定出桥梁的抗震加速度反应谱曲线，如图1所示。1中，Tg为地震发生的特征周期；T为桥梁的结构振动周期；Smax为桥梁水平设计加速度反应谱的最大值。增量形式的非线性平衡方程分别为结构位移增量和侧向荷载增量，计算等效单自由度系统的等效刚度和等效粘滞阻尼比。桥梁防震设计人员根据桥梁地震加速度反应谱函数曲线进行桥梁结构的位移变化和特征力的研究，并根据表4所列的桥梁地震加速度反应谱周期进行数据的科学分析（见表4）。在桥梁工程的设计阶段，相关部门需要组织专家对加强桥梁抗震能力进行针对性的研究和设计，做好相关数据的搜集和分析工作。利用技术平台进行桥梁设计的建模分析。技术人员需要对桥梁设计方案进行科学的审查和概念化设计。其主要包括加强桥梁结构整体性和稳定性的模拟测试，科学的进行桥梁选址。加强桥梁边墩和墩柱的抗震强度设计。通过对桥梁进行科学的地震反应模拟和分析进行桥梁结构构件的选择和整体结构的设计，保证桥梁工程抗震能力满足设计要求和实际应用的要求。 结语：我国的经济发展十分迅猛，社会各项建设都在持续进步。桥梁建设理论亦不断涌现。当前桥梁抗震设计方法和理论具有多样化、科学化的特点，技术人员在桥梁抗震设计中根据具体情况进行针对性的设计，保证桥梁设计和施工的科学性和通行安全性。参考文献[1]季小川.浅议桥梁的抗震措施[J].城市建设理论研究(电子版),2011,(22).[2]王克海，李茜.桥梁抗震的研究进展[J].工程力学,2007,24,(z2).[3]俞琦，陈语，王家林.桥梁抗震分析方法[J].重庆交通大学学报，2006,25(zl).[4]韩亚男，刘威.桥梁抗震分析方法[J].科技风，2011，⑴.[5]项海帆等.现代桥梁抗风理论与实践[M].北京：人民交通出版社，2005.[6]谢旭.桥梁结构地震响应分析与抗震设计[M].北京:人民交通出版社，2006，15-21.[7]陈政清.桥梁风工程[M].北京：人民交通出版社，2005.[8]张亚辉，李丽媛，陈艳等.大跨径结构地震行波效 应研究[J].大连理工大学学报，2005，45(4):480-486.[1]范立础.桥梁抗震[M].上海：同济大学出版社，1997.