桥梁工程抗震设计的主要内容和方法

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桥梁抗震设计计算方法简介

桥梁抗震设计计算方法简介
改进的抗震设计方法基于两级设计地震水平 , 主要包括以下五个阶段 : ①概念设计 ; ②结构初设计 —对应地震水平 I ; ③延性构件二次设计 —对应地 震水平 III ; ④能力保护设计 ; ⑤抗震构造设计 。
抗震概念设计是从结构总体上考虑抗震的工程 决策 。具体设计时 ,可参考以下几点 : ①从几何线形 上看 ,桥梁是直的 ,各墩高度相差不大 ; ②从结构布 局上看 ,上部结构是连续的 ,尽量少用伸缩缝 ;桥梁 保持小跨径 ;弹性支座布置在多个桥墩上 ;各个桥墩 的强度和刚度在各个方向相同 ,基础建造在坚硬的 场地上 ; ③在基础施工困难的地带或深水河床 ,通常 采用大跨 、少墩的布置方案 。 ④对于较细长的桥墩 或小跨桥梁 ,上下部结构之间可考虑采用刚接 。 ⑤ 适当考虑采用减隔震设备 。 ⑥将塑性铰的位置选择 在钢筋混凝土桥墩中 ,将钢筋混凝土桥墩设计成延 性的构件 ,而将其余的构件设计为能力保护构件 。
须采用焊接 ,矩形箍筋应有 135°弯钩 ,并伸入混凝 土核心之内 。对于桥墩与上部结构刚接的方式 ,理 想的做法是钢筋弯曲地通过这个铰梁纵横向 宜设置一定数量的拉筋 。
4 大跨度桥梁抗震设计中几个应注意的问 题
高 ,延性设计比较困难 ,所以大跨度拱桥抗震设计不 宜过分依赖延性抗震 。
(4) 大跨度拱桥的结构构造比较复杂 ,一般需要 采用反映谱分析和时程分析两种方法互相校核 。
(5) 大跨度拱桥反映谱分析时 ,应至少考虑两种 地震动输入方式 。即纵桥向 + 竖向输入和横桥向 + 竖向输入 ,其中竖向反映谱值取水平反映谱值的 2/ 3。
(6) 大跨度拱桥时程分析时 ,地震波应至少考虑 三种输入方式 。
些相关规定 ,以供参考 。 3. 3. 1 延性桥墩中纵向钢筋的规定

桥梁抗震设计理论分析

桥梁抗震设计理论分析

桥梁抗震设计理论分析桥梁是连接两岸的重要交通工程,其在地震发生时承受地震力的作用。

桥梁的抗震设计至关重要。

本文将从桥梁抗震设计的理论基础、分析方法和设计要点三个方面进行详细分析。

一、桥梁抗震设计的理论基础1.1、地震力的作用地震是指地球内部发生的一种地质现象,俗称地震。

地震产生的地震波在地球内部传播,当地震波传播到地表时,会给建筑结构施加地震力。

地震力是地震波在地表上引起的结构振动力,是地震对建筑物产生影响的一种表现形式。

1.2、桥梁的地震响应桥梁在地震作用下会产生水平和垂直方向的动力响应。

水平方向的动力响应会引起桥梁的水平位移和扭转,而垂直方向的动力响应会引起桥梁的竖向变形。

桥梁在抗震设计中需要考虑水平和垂直方向上的地震力作用。

桥梁抗震设计的目标是在地震发生时,保证桥梁的结构安全性和功能完整性,尽可能减小地震对桥梁的损害。

2.1、静力分析静力分析是桥梁抗震设计过程中最基本的分析方法,它通过分析桥梁受力情况,确定桥梁的内力和位移。

静力分析可以为后续的动力分析提供参考依据。

地震响应谱是描述地震波地面运动与结构物动态反应关系的一种图表,通过地震响应谱分析可以确定桥梁在地震作用下的最大位移、最大加速度等参数,为桥梁的抗震设计提供精确的数值分析结果。

时程分析是通过数值模拟地震波在结构物上的作用过程,对桥梁在地震作用下的动力响应进行详细分析。

时程分析可以模拟地震波的实际运动特性,对于具有复杂结构和受力情况的桥梁来说,时程分析的结果更为准确。

2.4、模拟地震动在进行桥梁抗震设计时,需要使用合适的地震动记录,通过模拟地震动对桥梁进行地震响应分析。

模拟地震动的方法包括振动台试验和数值模拟两种,可以通过这两种方法获得桥梁在地震作用下的动力响应结果。

3.1、合理的结构设计桥梁的结构设计应考虑地震作用下的受力情况,采用合理的结构形式和截面尺寸,提高桥梁的抗震性能。

3.2、良好的材料选择桥梁抗震设计中应选用具有良好抗震性能的建筑材料,如高强度钢材、抗震混凝土等,以提高桥梁的抗震能力。

桥梁抗震规范

桥梁抗震规范

桥梁抗震规范
桥梁抗震规范是由国家规范性文件控制的,对桥梁结构在地震力作用下的有效抗震性能及设计进行指导和规约。

桥梁抗震规范中分两个部分:一部分为地震力计算和地震力抗震设计;一部分为桥梁结构体系材料性能评定及控制,全面控制桥梁施工抗震性能。

一、地震力计算和地震力抗震设计
1、地震计算:包括津门落差法的应力时程及非线性时程的确定,地震励磁幅值、地震动时程和随机动性质计算,绑定地表震级和桥梁地基质量计算,建立桥梁震源大小及励磁参数等。

2、地震力抗震设计:确定抗震性能要求,确定桥梁抗震设计结构体系,确定抗震结构控制参数,确定桥梁抗震设计分析方法,确定抗震设计措施及其设计方法。

二、桥梁结构体系材料性能评定及控制
1、桥梁结构体系材料性能评定:桥梁抗震规范要求对桥梁用材进行设计有效性能评定,明确桥梁用材形状和尺寸,以及其在正常及地震力作用下有效性能,以及桥梁连接部位评定要求。

2、材料控制:根据公路铁路工程国家规范完善桥梁用材抗震性能控制,包括在桥梁用料质量检验上,充分调动桥梁质量检验人员的责任心,有效控制桥梁施工抗震性能。

总之,桥梁抗震规范的建立和完善,整个桥梁建设施工过程抗震性能得到有效控制,为桥梁安全稳定维护、抵御地震灾害提供可靠的保障。

桥梁工程抗震设防技术规程

桥梁工程抗震设防技术规程

桥梁工程抗震设防技术规程一、前言随着现代桥梁工程的建设,桥梁抗震设防技术也得到了越来越多的关注和重视。

为了保障桥梁的安全运行,制定一套具体的技术规程是非常必要的。

本文将从桥梁抗震设防技术的基本原理、设计流程、设计要求、施工检验等方面进行详细阐述,力求为广大桥梁工程师提供一份具体可行的技术规程。

二、桥梁抗震设防技术的基本原理桥梁抗震设防技术的基本原理是通过对桥梁结构进行全面的地震响应分析,确定桥梁的抗震设计参数,采取相应的抗震加固措施,提高桥梁的抗震能力。

具体包括以下几个方面:1.地震响应分析地震响应分析是指对桥梁结构进行地震荷载计算和结构响应计算,以确定桥梁的地震响应特性。

地震响应分析需要考虑桥梁的初始状态、地震荷载的特性、地基的特性、结构的几何形状和材料性质等因素。

2.抗震设计参数的确定抗震设计参数主要包括桥梁的抗震等级、基本周期、阻尼比、地震作用系数等。

这些参数是根据地震灾害的严重程度、桥梁结构的特点和使用状态等因素综合考虑后确定的。

3.抗震加固措施抗震加固措施是指在保证桥梁正常使用的前提下,针对桥梁结构的弱点进行加固改造,提高桥梁的抗震能力。

常见的抗震加固措施包括增加桥梁的刚度、提高桥墩和桥塔的抗震能力、加固桥梁的支座和连接等。

三、桥梁抗震设防技术的设计流程桥梁抗震设防技术的设计流程主要包括以下步骤:1.确定抗震等级根据桥梁的使用状态、地震灾害的严重程度和结构的特点等因素,确定桥梁的抗震等级。

2.地震响应分析进行地震荷载计算和结构响应计算,确定桥梁的地震响应特性。

3.抗震设计参数的确定根据地震响应分析的结果,确定桥梁的基本周期、阻尼比、地震作用系数等抗震设计参数。

4.抗震加固方案的编制根据桥梁结构的弱点,制定相应的抗震加固方案,包括加固措施、加固部位、加固材料等。

5.施工图设计根据抗震加固方案,制定相应的施工图设计。

6.施工检验对抗震加固施工过程进行监督和检验,确保加固效果符合设计要求。

四、桥梁抗震设防技术的设计要求桥梁抗震设防技术的设计要求主要包括以下几个方面:1.地震荷载的计算地震荷载的计算应根据地震区划和工程场地条件确定。

桥梁抗震体系

桥梁抗震体系

桥梁抗震体系内容摘要:在桥梁设计中,现行的通常做法是仅对桥粱进行简单抗震设防,桥粱结构设计工程师应努力掌握更多的结构抗震知识,提高抗震设防意识。

本文分析了桥梁的震害特征和原因,阐述了桥梁抗震设计的具体原则和方法。

关键词:抗震设计;桥梁;地基与基础一.概述我国是世界上地震活动最为强烈的国家之一,今年5月份的四川汶川大地震造成了令人触目惊心的损失,作为结构设计工程师,必须充分认识到自己的职责所在,尽可能得利用自己掌握的专业知识,合理提高结构物的抗震能力。

尽量减少地震带来的灾害。

二.桥梁的震害及特征对国内外震害的调查表明,在过去的地震中,有许多桥梁遭受了不同程度的破坏,其主要震害有以下几点。

1.桥台震害桥台的震害主要表现为桥台与路基一起向河心滑移,导致桩柱式桥台的桩柱倾斜、折断和开裂:霞力式桥台胸墙开裂,台体移动、下沉和转动;桥头引道沉降,翼墙损坏、开裂,施工缝错工、开裂以及因与主梁相撞而损坏。

桥台的滑移与倾斜会进一步使主梁受压破坏,甚至使主梁坍毁。

2.桥墩震害桥墩震害主要表现为桥墩沉降、倾斜、移位,墩身开裂、剪断,受压缘混凝土崩溃。

钢筋裸露屈曲,桥墩与基础连接处开裂、折断等。

3.支座震害在地震力的作用下,由于支座设计没有充分考虑抗震的要求,构造上连接与支挡等构造措施不足,或由于某些支座型式和材料上的缺陷等因素,导致了支座发生过大的位移和变形,从而造成如支座锚同螺栓拔出、剪断、活动支座脱落及支座本身构造上的破坏等.并由此导致结构力f专递形式的变化,进而对结构的其他部位产生不利的影响。

4.梁的震害桥梁最严重的震害现象是主梁坠落。

落梁主要是由于桥台、桥墩倾斜、倒塌,支座破坏.梁体碰撞,相邻墩间发生过大相对位移等引起的。

5.地基与基础震害地基与基础的严重破坏是导致桥梁倒塌。

并在震后难以修复使用的蕈要原因。

地基破坏主要是指因砂土液化、不均匀沉降及稳定性不够等因数导致的地层水平滑移、下沉、断裂。

基础的破坏与地基的破坏紧密相关,地基破坏一般都会导致基础的破坏,主要表现为移位、倾斜、下沉、折断和屈曲失稳。

第二章桥梁抗震设计基本要求

第二章桥梁抗震设计基本要求

第二章桥梁抗震设计基本要求主要内容:桥梁抗震设计基本原则、桥梁抗震设计流程,桥梁抗震设防标准、地震动输入的选择、桥梁抗震概念设计。

基本要求:掌握桥梁抗震设计基本原则、理解和掌握桥梁抗震设防标准、掌握地震动输入的选择要求、掌握桥梁抗震概念设计基本原则。

重点:桥梁抗震设防标准的确定、地震动输入的选择和桥梁抗震概念设计。

难点:桥梁抗震设防标准的确定。

最近二三十年来,全球发生的对此破坏性地震造成了非常惨重的生命财产损失。

一个很重要的原因是,桥梁工程在地震中遭到了严重破坏,切断了震区交通生命线,造成救灾工作的巨大困难,使次生灾害加重,从而导致了巨大的经济损失。

多次破坏性地震一再显示了桥梁工程遭到破坏的严重后果,也一再显示了桥梁工程进行正确抗震设计的重要性。

自从1976年唐山地震以后,我国的桥梁抗震工作也日益受到重视。

最近几年来,我国的《铁路工程抗震设计规范》、《公路桥梁抗震设计细则》以及《城市桥梁抗震设计规范》先后得到了修订或编制完成。

这些规范引入了新的桥梁抗震设计理念,完善了相应的抗震设计方法,是我国桥梁设计的依据。

2.1 抗震设防标准及设防目标(课件)2.1.1 抗震设防标准工程抗震设防标准是指根据地震动背景,为保证工程结构在寿命期内的地震损失(经济损失及人员损失)不超过规定的水平或社会可接受的水平,规定工程结构必须具备的抗震能力。

因此,抗震设防标准是工程项目进行抗震设计的准则,也是工程抗震设计中需要解决的首要问题。

通常情况下,建设工程从选址到使用寿期内的防震措施可分为三个阶段:抗震设计、保证施工质量与合理的维护保养。

其中,抗震设计要遵从一定的标准,设防地震和场地选工程设防类别、它包括抗震设防目标、这就是抗震设防标准。

.择等内容。

抗震设防标准是科学性和政策性(或社会性)的结合。

科学性就是要严格按照现行的有关规范要求进行工程场地地震安全性评价工作,是的评价结果较好地符合实际,具有较好的可重复性。

政策性则要考虑到工程类型、重要程度、投资强度风险程度等。

铁路桥梁的抗震设计与分析

铁路桥梁的抗震设计与分析

铁路桥梁的抗震设计与分析铁路作为现代交通运输的重要方式,其桥梁的安全性至关重要。

在地震等自然灾害面前,铁路桥梁需要具备足够的抗震能力,以保障铁路运输的畅通和乘客的生命财产安全。

本文将对铁路桥梁的抗震设计与分析进行详细探讨。

一、铁路桥梁抗震设计的重要性铁路桥梁通常跨越河流、山谷等地形,是铁路线路中的关键节点。

一旦在地震中受损,不仅会导致铁路运输中断,还可能引发次生灾害,造成巨大的经济损失和社会影响。

例如,强烈的地震可能导致桥梁坍塌,使列车脱轨,威胁乘客生命安全;也可能损坏桥梁的基础和支撑结构,影响桥梁的长期稳定性。

因此,进行科学合理的抗震设计是确保铁路桥梁在地震中安全可靠的关键。

二、地震对铁路桥梁的影响地震作用下,铁路桥梁可能会受到多种形式的破坏。

首先是水平地震力引起的桥梁结构的位移和变形。

桥梁的梁体、墩柱等部件可能会因水平力而发生相对位移,导致连接部位的破坏,如支座的损坏、伸缩缝的失效等。

其次,竖向地震力也不可忽视。

它可能会增加桥梁结构的竖向荷载,导致桥墩的受压破坏,或者使梁体与桥墩之间的接触面产生过大的压力,影响结构的整体性。

此外,地震还可能引发地基的液化和不均匀沉降,从而削弱桥梁基础的承载能力,导致桥梁倾斜甚至倒塌。

三、铁路桥梁抗震设计的原则1、多防线设计原则在抗震设计中,应设置多重抗震防线,避免因单一构件的破坏而导致整个结构的倒塌。

例如,除了主要的承载构件外,还应考虑次要构件和连接部位的抗震性能,形成相互协同的抗震体系。

2、能力设计原则通过合理的设计,确保结构中的关键构件和部位具有足够的强度和延性,能够在地震中承受较大的变形而不发生脆性破坏。

3、整体性原则注重桥梁结构的整体性,使各个构件之间能够有效地协同工作,共同抵抗地震作用。

加强连接部位的设计,确保力的传递顺畅。

4、经济性原则在满足抗震性能要求的前提下,尽量降低工程造价,通过优化设计方案,选择合适的材料和结构形式,实现经济与安全的平衡。

城市桥梁抗震设计规范

城市桥梁抗震设计规范

城市桥梁抗震设计规范城市桥梁抗震设计规范是为了保障城市桥梁在地震发生时具备一定的抗震能力,确保桥梁的安全性和稳定性。

下面是一份关于城市桥梁抗震设计规范的参考内容,共计1000字。

引言:地震是一种常见的自然灾害,城市桥梁作为城市交通的重要组成部分,其抗震性能的安全与否直接关系到城市交通的畅通和人们的生命财产安全。

为了保证桥梁的抗震能力,在设计过程中需要遵循一系列的抗震设计规范。

一、抗震设计基本原则:1. 桥梁抗震设计的目的是通过科学合理的结构设计和施工方法,确保桥梁在地震时的安全性能。

2. 桥梁的抗震设计应考虑地震影响的概率、破坏形式、震害程度等因素,采用合适的抗震措施。

3. 桥梁的抗震设计应满足国家规范和标准,并充分考虑当地的地震烈度、场地条件等因素。

二、桥梁抗震设计参数:1. 桥梁的设计地震烈度等级应根据当地地震活动水平和环境条件确定,参考国家规范和地震烈度分区图。

2. 桥梁的工作状况分为正常工况和地震工况两种情况,正常工况下的设计参数应满足桥梁的强度和刚度要求,地震工况下应满足桥梁的抗震安全要求。

3. 桥梁的设计参数还应考虑地基条件、桥墩、桥面板等结构部位的特点,确定适当的抗震设计参数。

三、桥梁抗震设计要求:1. 桥梁结构应具备适当的韧性和延性,能够在地震发生时有一定的变形能力,减小地震震害。

2. 桥梁结构要保证足够的强度和刚度,能够承受地震力的作用,防止倒塌或发生严重损坏。

3. 桥梁结构应进行地震响应分析,确定合适的抗震措施,包括加固设计、抗震支撑和防震装置的设置等。

4. 桥梁结构应考虑地震荷载和非地震荷载的相互作用,确定合理的设计工況和荷载组合。

5. 桥梁结构应设有地震监测和预警系统,及时发现地震情况,采取紧急措施保护桥梁和人员安全。

四、桥梁抗震设计的具体内容:1. 桥梁的结构类型和布局应符合地震易损性分析结果,对易受地震作用的部位采取加固措施。

2. 桥梁的基础设计应满足抗震安全要求,采用适当的抗震设计参数和工艺措施,确保基础的稳定性。

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桥梁工程抗震设计的主要内容和方法通过本学期所学的《土木工程地质》,我们初步了解到了桥梁工程。

桥梁是交通生命线工程中的重要组成部分,震区桥梁的破坏不仅直接阻碍了及时救灾行动,使得次生灾害加重,导致生命财产以及间接经济损失巨大,而且给灾后的恢复与重建带来困难。

在近30年的国内外大地震中,桥梁破坏均十分严重,桥梁震害及其带来的次生灾害均给桥梁抗震设计以深刻的启示。

在以往地震中城市高架桥或公路上梁桥的墩柱的屈曲、开裂、混凝土剥落、压溃、剪断、钢筋裸露断裂等震害,桥梁防震越来越受到各国工程师的重视。

所以结合所学现代刚桥等知识及搜集的资料,本文将大致讲述桥梁工程抗震设计的主要内容和方法。

首先我们了解下地震带给桥梁的具体破坏影响,这样才可以采取相应措施来防止。

桥梁上部结构由于受到墩台、支座等的隔离作用,在地震中直接受惯性力作用而破坏的实例较少,由于下部结构破坏而导致上部结构破坏则是桥梁结构破坏的主要形式,下部结构常见的破坏形式有以下几种:1)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。

2)墩台支承宽度不满足防震要求,防落梁措施设计不合理,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。

3)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。

接下来将从两个方面讲述抗震设计。

抗震设计的主要内容目前桥梁工程的设计主要配合静力设计进行,但贯穿整个桥梁设计的全过程。

与静力设计一样,桥梁工程的抗震设计也是一项综合性的工作。

桥梁抗震设计的任务,是选择合理的结构方式,并为结构提供较强的抗震能力。

具体来说,有以下三个部分:1 正确选择能够有效抵抗地震作用的结构形式;2 合理的分配结构的刚度,质量和阻尼等动力参数,以便最大限度的利用构件和材料的承载和变形能力;3 正确估计地震可能对结构造成的破坏,以便通过结构丶构造和其他抗震措施,使损失控制在限定的范围内。

一丶抗震设计流程桥梁工程的设计一般都要包括五个部分,抗震设防标准选定,抗震概念设计,地震反应分析,抗震性能验算和抗震构造设计。

其中地震反应分析和抗震性能验算工作量最多,且最为复杂。

如果采用三级设防的抗震设计思想,上面的两个部分就要做三个循环,即对于每一个设防标准,进行一次地震反应分析,并进行相应的抗震性能验算,直到结构的抗震性能满足要求。

二丶抗震概念设计抗震概念设计是从概念上,特别是从结构总体上考虑抗震的工程决策;概念设计是指根据地震灾害和工程经验等获得的基本设计和设计思想,正确地解决结构总体方案丶材料使用和细部构造,以达到合理抗震设计的目的。

合理的抗震概念设计,要求设计出来的结构,在强度丶刚度和延性等指标上有最佳的组合,使结构能够经济地实现抗震设防的目标。

该阶段的主要任务使选择良好的抗震结构体系,主要桥梁结构抗震设计的一般要求进行。

对于采用延性概念设计的桥梁,还包括延性类型选择和塑性耗能机制选择。

从抗震的角度来看,理想的桥梁结构体系布置应该是:1)从几何线性看:是直桥,而且各桥墩高度相差不大。

2)从结构布局上看:上部结构是连续的,伸缩缝应该尽可能少;桥梁保持小跨径;在多个桥墩布置弹性支座;各个桥墩的强度刚度在各个方向都相同;基础是建造在坚硬的场地上。

实际工程中,由于各种限制条件,可能不能全部满足但也应该尽量满足以上原则。

三丶地震反应分析进行地震反应分析,正确预测地震对桥梁结构的影响是进行桥梁抗震设计的基础。

地震反应分析要解决三个关键问题:1)确定合适的地震输入2)建立结构系统的数学模型及振动方程:一般采用有限元方法将结构离散化,建立桥梁结构力学模型,然后确定各离散单元的力学特性,最终建立相应的地震振动方程。

3)选择合适的方法求解地震振动方程得到地震反应。

下面将详细解决这三个问题1 地震输入的确定在确定性地震反应分析中,一般采用两种地震动输入,即地震加速度反应谱和地震动加速度时程。

采用反应谱法进行地震反应分析时,一般采用地震加速度反应谱作为地震输入。

反应谱的选取比较简单,一般根据场地条件和设防标准,根据规范选取。

如果做过场地地震安全性评价,则可以选取场地的设计反应谱作为输入。

采用动态时程法进行地震反应分析时,一般采用地震动加速度时程作为地震输入。

地震动加速度时程的选择主要有三个方法,即直接利用地震记录丶采用人工地震加速度时程和规范标准化地震加速度时程。

选择加速度时程时,必须把握住三个特征,即加速度峰值的大小,波形和强震持续时间。

在选择强震记录时,除了最大峰值加速度应符合桥梁所在地区的设防要求外,场地条件也应该尽量接近,也就是该地震波的主要周期应尽量接近于桥址场地附近同类地质条件下的强震记录,则是最佳选择,应优先采用。

在地震反应分析中,地震反应一般分别沿两个最不利方向,纵桥向和横桥向输入。

而且纵桥向或横桥向地震验算是分别进行的,不考虑正交地震力的合成。

关于竖向地震输入,我国铁路工程和公路工程抗震设计规范都规定,只有位于烈度为9度区的悬臂结构应考虑竖向地震力作用,其地震力系数为水平向的0.5倍。

但需要指出来的是,拱桥对于竖向地震非常敏感,一般都应考虑。

地震动的输入方式又可分为同步,不同步多点输入。

对于小中桥梁,进行同步输入。

对于桥梁长度很大的桥梁,各支撑点可能位于显著不同的场地土上,由此导致各支撑处输入地震动的不同,在地震反应分析中就要考虑多支撑不同激励简称多点激振。

即使场地土情况变化不大,也可能因地震动沿桥纵轴向先后到达的时间差,引起各支承处输入地震时程的相位差,简称行波效应。

2 地震振动方程及结构力学模型的建立有总刚度矩阵,总质量矩阵,总阻尼矩阵等方程。

此处主要讲结构力学模型的建立。

1)动力计算模型的建立采用有限元模型描述桥梁结构的力学特征时,必须将结构离散化,这包括结构本身的单元划分,支承连接部分的特殊处理,墩台基地支承的边界处理等。

为了真实的模拟结构的力学特征,所建立的计算模型必须如实的反映结构构件的几何,材料特性,以及各构件的边界连接条件。

2)上部结构的计算模型一般来说,桥梁上部结构的设计主要由运营荷载控制。

震害资料也表明,上部结构自身的震害非常少见。

采用能反映上部结构质量分布和刚度特征的简化的脊梁模型来模拟上部结构的工作特性。

桥梁结构的抗震惯性力主要集中在上部结构,控制下部结构设计的主要是上部结构通过支座传递下来的水平惯性力,而这一惯性力,主要取决于上部结构的质量丶下部结构的刚度丶以及支座连接条件。

因此,在桥梁抗震设计中,桥梁上部结构的刚度模拟不必太精细,在许多情况下甚至可以假设为刚体,但上部结构的质量必须尽可能正确模拟。

3)墩柱的计算模型在地震反应分析中,墩柱是关键的结构构件。

上部结构的重力和地震惯性力通过墩柱传递给基础,而地震动输入又通过墩柱传递给上部结构。

另一方面,目前普遍接受的抗震设计思想一般要求墩柱具备一定的非弹性变形及耗能能力。

因此,正确建立墩柱的计算模型,即正常模拟墩柱的刚度和质量分布非常重要。

桥梁墩柱一般采用单元模拟,但单元的划分要恰当。

因为单元的划分决定了堆聚质量的分布,从而决定了振型的形状和地震惯性力的分布。

对于一般的混凝土桥梁,上部结构的惯性力贡献对墩柱的地震反应起控制作用,墩柱自身的贡献很小。

这时,墩柱的单元划分可以适当粗糙。

反之,如果是重力式桥墩,或者高墩,桥墩的自身贡献则比较大,此时,墩柱的单元划分就不能太粗糙。

四丶抗震验算桥梁结构地震反应分析的最终目的是正确地估计地震可能对结构造成的破坏,以便通过结构构造以及其他抗震措施,使损失控制在限定的范围内。

因此,恰当而有效抗震能力验算是桥梁结构抗震设计的一个重要组成部分。

桥梁工程的大部分质量都集中在上部结构,因而,地震惯性力也主要集中在上部结构。

上部结构的地震惯性力一般通过支座传递给墩柱,再由墩柱传递给基础,进而传递给地基承受。

一般来说,上部结构的设计主要由恒载,活载,温度荷载等控制。

而墩柱在地震作用下将会受到较大剪力和弯矩作用,一般由地震反应控制设计。

因此,墩柱,以及保持上丶下部连接可靠的支座等连接构件,是桥梁抗震验算的主要部分。

大量震害资料表明:桥梁震害主要产生在下部结构,即使是上部结构破坏的境况,也往往是由于下部结构的破坏或大变形造成的。

桥梁结构中普遍采用的钢筋混凝土墩柱,其破坏形式主要有剪切破坏和弯曲破坏。

比较高柔的桥墩,多为弯曲型破坏;而矮粗的桥墩多为剪切破坏;介于两者之间的,为混合型;桥梁支座的震害也极为普遍,破坏形式主要是活动支座脱落,以及支座本身构造上的破坏等。

因此,在桥梁结构的抗震验算中,不仅要验算墩柱的抗弯能力和抗剪能力,还要验算支座等连接构件能否有效工作。

1 结构破坏准则迄今为止,前人已经提出了许多结构地震破坏准则,主要有强度破坏准则,变形破坏准则,能量破坏准则,变形和能量双重破坏准则,以及基于性能的破坏准则。

目前较为实用的是强度破坏准则和延性破坏准则。

2 钢筋混凝土墩柱的抗弯能力验算钢筋混凝土墩柱的抗弯能力验算包括抗弯强度验算和延性能力验算。

抗弯强度验算采用强度破坏准则进行,要求地震作用下墩柱的最大弯矩小于墩柱的抗弯强度。

我国现行的《公路工程抗震设计规范》规定,强度验算按现行公路桥涵设计规范进行。

如果允许墩柱出现非弹性变形,则采用延性破坏准则验算墩柱的延性能力。

根据延性破坏准则,结构是否被破坏取决于塑性变形的大小。

钢筋混凝土墩柱的抗剪强度采用强度破坏准则进行验算,即要求地震引起的墩柱最大剪力小于墩柱的抗剪强度。

五丶抗震构造设计桥梁结构的抗震构造设计一般包括两个方面,即墩与梁的连接构造设计和墩柱的结构设计。

在历次破坏性地震中,由于链接构造的设计缺陷引起的落梁震害及其常见。

在实际抗震设计中,世界各国普遍采用构造措施防止落梁震害,包括两个方面:1丶限制支承连接部位的支承面最小宽度;2 在相邻梁之间安装纵向约束装置。

需要指出的是,斜梁与曲线梁桥的梁端较易发生落梁,需要特别重视在梁端至墩丶台帽或盖梁边缘之间的距离设置。

实际设计中应结合具体情况设计。

接下来将讲述桥梁工抗震设计中常见的几种方法。

抗震设计主要方法1反应谱法人类在与地震的斗争中发展了各种抗震分析方法,分为确定性方法和概率性方法两大类。

静力法、反应谱法和时程分析法均属于确定性方法, 随机振动、虚拟激励法属于概率性方法。

通常所说的结构地震反应分析,就是建立结构地震振动方程, 然后通过求解振动方程得到结构地震反应(位移、内力等) 的过程。

反应谱的定义在结构抗震理论发展中, 静力法、反应谱法和动力时程分析法三个阶段的形成和发展是人类对自然规律认识的不断深入与完善的过程。

反应谱理论考虑了结构物的动力特性, 而且简单正确地反映了地震动的特性, 因此得到了广泛认可和应用。

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