浅谈桥梁抗震设计

浅谈桥梁抗震设计
浅谈桥梁抗震设计

浅谈桥梁抗震设计

摘要

目前桥梁工程抗震的研究问题是当今热点问题,本文在分析桥梁结构地震破坏的主要形式基础上,阐述了桥梁抗震设计原则,最后对于桥梁抗震设计方法进行分析,重点探讨了桥梁抗震概念设计、桥梁延性抗震设计、地震响应分析及设计方法的改变以及多阶段设计方法等内容。

关键词:

地震破坏桥梁结构抗震设计抗震措施

引言

桥梁工程又是中的重中之重,桥梁工程抗震研究的重要性不言而喻。抗震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原则和设计思想,正确地解决结构总体方案、材料使用和细部构造,以达到合理抗震设计的目的。合理的抗震设计,要求设计出来的结构在强度、刚度和延性等指标上有最佳的组合,使结构能够地实现抗震设防的目标。本文主要探讨了桥梁工程抗震设计相关问题,为今后桥梁设计起到借鉴作用。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。

地震形成

地震,是地球内部发生的急剧破裂产生的震波,在一定范围内引起地面振动的现象。地震(earthquake)就是地球表层的快速振动,在古代又称为地动。它就像海啸、龙卷风、冰冻灾害一样,是地球上经常发生的一种自然灾害。大地振动是地震最直观、最普遍的

表现。在海底或滨海地区发生的强烈地震,能引起巨大的波浪,称为海啸。地震是极其频繁的,全球每年发生地震约550万次。目前衡量地震规模的标准主要有震级和烈度两种。同样大小的地震,造成的破坏不一定是相同的;同一次地震,在不同的地方造成的破坏也不一样。为了衡量地震的破坏程度,科学家又“制作”了另一把“尺子”一一地震烈度。在中国地震烈度表上,对人的感觉、一般房屋震害程度和其他现象作了描述,可以作为确定烈度的基本依据。影响烈度的因素有震级、震源深度、距震源的远近、地面状况和地层构造等。地震发生时,最基本的现象是地面的连续振动,主要特征是明显的晃动。地震分为天然地震和人工地震两大类。此外,某些特殊情况下也会产生地震,如大陨石冲击地面(陨石冲击地震)等。引起地球表层振动的原因很多,根据地震的成因,可以把地震分为以下几种:

1、构造地震由于地下深处岩石破裂、错动把长期积累起来的能量急剧释放出来,以地震波的形式向四面八方传播出去,到地面引起的房摇地动称为构造地震。这类地震发生的次数最多,破坏力也最大,约占全世界地震的90%以上。

2、火山地震由于火山作用,如岩浆活动、气体爆炸等引起的地震称为火山地震。只有在火山活动区才可能发生火山地震,这类地震只占全世界地震的7%左右。

3、塌陷地震由于地下岩洞或矿井顶部塌陷而引起的地震称为塌陷地震。这类地震的规模比较小,次数也很少,即使有,也往往发生在溶洞密布的石灰岩地区或大规模地下开采的矿区。

4、诱发地震由于水库蓄水、油田注水等活动而引发的地震称为诱发地震。这类地震仅仅在某些特定的水库库区或油田地区发生。

5、人工地震地下核爆炸、炸药爆破等人为引起的地面振动称为人工地震。人工地震是由人为活动引起的地震。如工业爆破、地下核爆炸造成的振动;在深井中进行高压注水以及大水库蓄水后增加了地壳的压力,有时也会诱发地震。

桥梁破坏形式

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 落梁破坏

震害原因

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。

抗震设计有效措施

1) 采用板式橡胶支座的桥梁,盖梁挡块在地震中破坏,可以有效减少下部结构所受地震力,但对于这种类型的桥梁抗震设计的关键是怎样采用合理的梁体限位装置、设置足够的梁敦合理搭接长度使梁体位移控制在不发生落梁的范围内同时又不增加墩柱地震力。

2) 在高烈度地震区尽可能采用整体性和规则性较好的桥梁结构体系,结构的布置力求几何尺寸、质量和刚度均匀、对称、规则,避免突变的出现;从几何线性上看,尽量选用直线桥梁。

3) 选择合理的连接形式对桥梁抗震性能十分重要。对于高墩桥梁,建议采用上部结构与下部结构有选择性的刚性连接(固结方式);对于矮墩桥梁,上部结构和下部结构连接建议采用支座连接方式,并合理设置梁墩的搭接长度。

2 墩柱、节点及桥台破坏

破坏形式: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.

震害原因

1) 墩柱延性不足(抗弯破坏),横向约束箍筋配置不足;构造缺陷:横向约束箍筋间距过大,搭接失效,纵筋过早切断,锚固长度不足;箍筋端部没有弯钩等

2) 抗剪强度不足(剪切破坏):横向箍筋配置不足

抗震设计有效措施:

延性抗震设计

1) 结构延性定义:表示结构从屈服到破坏的后期变形能力,是结构能量耗散能力的主要度量。

2) 延性抗震设计的分类:a)上部、基础弹性,墩柱延性设计;b)墩柱、基础弹性,上部结构延性(钢桥);c)墩柱、基础、上部结构弹性,支座弹缩性——减隔震设

3)墩柱结构构造措施

墩柱潜在塑性铰区域内加密箍筋的配置:

a) 加密区的长度:弯曲方向截面宽度的1.0倍,超过最大弯矩80%的范围;

b) 加密箍筋的最大间距:10cm或6ds或b/4;

c) 箍筋的直径不应小于:10mm;

d) 螺旋式箍筋的接头必须采用对接,矩形箍筋应有135度的弯钩,并深入核心混凝土之内6cm以上;

e) 加密区箍筋肢距:25cm;

f) 墩柱的纵筋应尽可能延伸至盖梁或承台的另一侧面,塑性铰加密区域的箍筋应该延续到盖梁和承台内,延伸到盖梁和承台的距离不应小于墩柱长边尺寸的1/2,并不小于50cm。

3 基础破坏、桩身破坏

3.1 破坏形式及震害原因

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。

3.2 抗震设计有效措施

基础尽可能建在岩石或坚硬冲积土上,软土和砂土易于放大结构的位移影响,且软土有震陷、饱和砂土有液化等地质地震灾害。

减隔震设计

1.地震力的作用是巨大的,我们在桥梁抗震设计中一般会采用两种途径去减轻桥梁震害:传统抗震设计和减隔震设计。传统抗震设计是增大构件断面及配筋致使结构刚度增大,达到减轻震害目的;而减隔震设计是采用柔性支承延长结构周期,减小结构地震反应;采用阻尼器装置耗散能量,限制结构位移;保证结构在正常使用荷载作用下具有足够的刚度,即俗称的以柔克刚。

2.减隔震技术随着科技的发展以及新材料的应用,越来越多的被应用在桥梁抗震设计中,但是只适用于以下条件:上部结构连续,下部结构刚度较大,结构基本振动周期比较短;桥梁下部结构高度变化不规则,刚度分配不均匀;场地条件比较好,预期地面运动特性具有较高的卓越频率。支座中出现负反力的情况下则不宜采用减隔震设

计。

3.减隔震装置经常采用如下几种:整体型减隔震装置:铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座、摩擦摆隔震支座;分离型减隔震装置:橡胶支座+金属阻尼器、橡胶支座+粘性材。

桥梁节点抗震解析

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。结合我国公路桥梁的特点,对影响极限强度的因素做了以下研究。

一、我国桥梁节点受力特点:

节点的受力机理受到多种因素的影响,包括:混凝土强度,钢筋屈服强度,核心区内箍筋的构造以及梁柱主筋的锚固状况等。在正常配筋的情况下,节点核心的受力过程,一般经历以下四个阶段:

(一)初裂;当加载使核心区出现第一条斜裂缝时,称为核心区初裂阶段。此时箍筋应力水平很低,节点可认为处于弹性工作阶段,节点剪力主要由混凝土承担。

(二)通裂;初裂后继续增加荷载,节点核心区中部陆续出现第二条、第三条斜裂缝,将核心区分割成若干小块,然后逐渐形成贯通节点核心对角线的主斜裂缝。通裂时节点内箍筋应力很快增加至屈服应力,节点进入弹塑性阶段,刚度明显降低。试验显示,通裂时的承载能力约为极限承载能力的80%左右。

(三)极限;通裂后外荷载还可以继续增加,核心区裂缝宽度越来越宽,结构变形明显加大,核心区剪切变形成倍增长。混凝土保护层开始起壳、剥落。此时承载能力达到最大值,称为极限阶段。极限时节点内箍筋几乎全部屈服。

(四)破损;虽然变形持续加大,但是节点承载能力开始降低,核心区混凝土大块剥落。破损时节点的承载能力约为极限时的80%一90%。

二、加强节点强度:

在地震作用下,希望塑性铰出现在梁端,这样就不会引起高层结构太大的侧向变形,避免了倒塌的后果。但是在桥梁结构中,如果梁端出现较大的转角,就会引起桥面系极大的破坏,甚至使桥梁结构完全丧失使用功能,这是人们所不愿看到的。因此在桥梁抗震设计中,一般选择塑性铰出现在桥墩中。由于桥梁结构都是单层或者双层,即使

墩柱中出现塑性铰,在设计预期的地震作用下,只要墩柱的延性能力满足塑性铰转角的需求,都不会引起倒塌的后果。对于桥梁节点部位的抗震要求,则与建筑抗震规范一致。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。

(一)在由桥墩和盖梁组成的框架结构中,在横向地震作用下,塑性铰可能出现在墩底截面,墩顶截面,节点,梁端截面。根据能力抗震设计思想,盖梁的极限强度一般要比桥墩截面大,如果盖梁中配有预应力筋,其极限强度会更大,因而一般不会称为结构的薄弱环节。在横向作用力增大的过程中,墩底截面弯矩最大,首先进入屈服状态。在墩底截面出现塑性铰以后,截面上的弯矩会保持平稳状态不再增长,而墩顶截面的弯矩会随框架变形的增加而持续增大,节点核心区域内的箍筋应力也会随之增加直至屈服。此时,节点区域的刚度出现退化,会削弱对墩顶截面的约束,甚至形成铰接约束,从而引起结构中的内力重分布,使结构侧向变形加速变大,对结构横向抗震性能是很不利的。节点核心区的箍筋如果在墩底截面的塑性铰出现以前就进入屈服,会削弱对墩顶截面的约束,甚至形成铰接约束,从而引起结构中的内力重分布,墩顶截面弯矩减小,墩底截面弯矩增大,使得墩底更快进入屈服状态,从而降低框架结构的横向抗震性能。

(二)在不同的纵筋配筋率下,墩底截面总是首先进入屈服状态,梁端截面基本不屈服,在配筋率小于3%时,墩顶截面也会达到屈服,当配筋率超过3%时,墩顶截面并未达到屈服状态。这说明在不同的配筋率下,节点部位并不是保持相同的刚度。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。

(三)节点区域的配箍率对结构的横向抗推极限承载能力影响并不大,这是因为计算中假定梁柱中延伸入节点区域的主筋和混凝土粘结良好,核心区混凝土所承受的剪力都能完全传递到主筋中去。这样梁柱的主筋就承担了节点核心区中的剪力,因而箍筋的作用体现不明显。事实上在混凝土开裂以后,随着裂缝的发展,主筋与混凝土之间的粘结恶化导致滑移的产生,混凝土中的剪力就不能完全传递到主筋,此时就需要依靠节点中的箍筋承担抗剪作用。如果箍筋配置过少,节点就无法将上部结构的惯性力传递到桥墩中去,节点核心区出现脆性剪切破坏,对结构抗震非常不利。节点核心区内的竖向箍筋始终应力很大,其主要原因,是因为靠近节点外侧承托附近的竖向箍筋,为了要平衡小斜压杆中的压力,内力很大,很容易就达到屈服,在设计中需要给予重视。节点核心区中配置适量的箍筋,除了能起到约束混凝土,提高混凝土强度的作用以外,在混凝土开裂后能箍筋直接参与受力,是保证节点裂缝不会充分开展,刚度不出现急剧退化的

有效措施。

综上所述,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。

桥梁的震害

桥梁震害是地震灾害中最为常见的一种桥梁震害,具体情况是桥台和路基同时向河心移动,桩柱式桥台的桩柱随之开裂、倾斜、折断;重力式桥台的胸墙开裂,桥台台体下沉、移动、转动;桥头的引道沉降,翼墙开裂、损坏,施工缝开裂,桥台撞击主梁导致结构破坏。桥台的移动、倾斜可能导致主梁受压损坏,甚至有可能使主梁坍毁。

同样高发的桥梁震害还有桥墩震害以及支座震害。桥墩的震害主要有桥墩倾斜、沉降、移位、墩身剪断、开裂,受压缘的混凝土崩坏,钢筋屈曲、裸露,桥墩与基础连接处折断、开裂等等。在震力作用下,部分支座在最初设计时并未充分考虑到抗震要求,缺乏连接、支挡等结构的必要构造措施,有些情况下,支座材料与形式上的缺陷直接造成支座产生过大的移位或者形变,进而导致了支座锚固螺栓剪断、活动、拔出,支座脱落,支座主体结构破坏等。这样的情况会导致结构力的传递形式发生变化,对整体结构中的其他部件产生非常不利的影响。

最为严重的桥梁震害现象则是主梁坠落。主梁坠落又称落梁,主要成因是桥台、桥墩的倾斜或者倒塌,梁体碰撞、支座破坏、相邻桥墩间相对位移过大等情况。除此之外,地基与基础震害也是导致桥梁倒塌的严重桥梁震害。地基震害导致的桥梁破坏属于灾后难以修复的桥梁震害,主要成因包括不均匀沉降、砂土液化、稳定性低等因素造成的地层水平移动、地层下沉、地层断裂。地基破坏与基础破坏具有紧密的相关性,地基破坏通常直接导致基础破坏。

桥梁震害的成因具有很强的多样性。地震发生时,地层的移动会导致梁式桥梁上部的活动节点因为盖梁宽度不足而发生落梁或者梁体碰撞,而拱式结构的桥梁则会出现拱上建筑以及腹拱受损,拱圈在拱顶、拱脚处产生裂缝,整个拱圈隆起变形。

地基土的液化影响,也加大了地层移动的影响,放大了桥梁结构的振动反应,大大

增加了发生落梁的可能性。采用排架桩的桥梁,会出现桩基承载力降低的情况,这样的情况会导致与地震无关的大幅度纵移、横移,这种现象在简支梁桥上格外突出。除此之外,地基强度低会导致部分地基土液化失效之后出现桥梁结构物整体倾斜、下沉、严重变形等情况,最终导致结构物破坏,震害加剧。

低强度的下部结构破坏指的是桥梁下部结构强度不足,难以抵抗自身的惯性以及支座传递下来的主梁地震力,在地震灾情发生是结构下部变形、开裂、失效,最终可能倾覆,引起整个桥梁的严重破坏。

确定性抗震分析方法

(1)静力法

早期结构抗震计算采用的是静力理论,始创于意大利。由于其理论上的局限性,现在已较少使用,但因为它概念简单,计算公式简明扼要,在桥台和挡土结构等质量较大的刚性结构的抗震计算中仍常常用到。其地震力计算公式如下:

其中,M 为结构物得质量;W 为结构重量;xg为地面运动加速度。

静力法主要使用于刚度较大的结构,事实上只有绝对刚性的物体才能认为在振动过程中各个部分与地震动具有相同的振动,所以只能在刚度很大的结构例如重力桥墩、桥台等的抗震计算中才能应用静力法近似计算。《规范》规定:挡土墙、桥台用静力法计算地震力。

2.反应谱法

(1)计算单质点地震力公式:

其中, kh 为水平地震系数;β为动力放大系数;γi为第i 阶振型的振型参与系数。

目前一般桥梁结构的高墩或特大跨度的桥梁,应同时采用时程分析法,取最不利结果。

3.时程分析法

时程分析法是将实际地震动记录或人工生成的地震波作用于结构,直接对结构运动方程进行数值积分而求得结构地震反应的时间历程。由于地震加速度记录中两个离散时刻之间的加速度值一般假设为线性变化,因此采用精细时程积分求解是非常有利的。在时程分析中,时标被分成一系列小的步长dT。假若我们说第i 时间间隔的反应已经确定,则可用ui,.ui,¨ui 来表示。于是,第i 时间间隔的体系反应将满足运动方程:

方程必须在下一个时间步长进行之前求解。当步进经过所有时间步长时,则任何瞬时的结构实际反应都被确定。目前,在实际工程中只对特别重要的大跨度结构才使用该法。

抗震概念设计

由于地震发生的不确定性和复杂性,再加上结构计算模型的假定与实际情况的差异,使“计算设计”很难控制结构的抗震性能,因而不能完全依赖计算。结构抗震性能的决定因素是良好的“概念设计”。因此,在桥梁的方案设计阶段,不能仅仅根据功能要求和静力分析就决定方案的取舍,还应考虑桥梁的抗震性能,尽可能选择良好的抗震结构体系。在抗震概念设计时,要特别重视上、下部结构连接部位的设计,桥墩形式的选取,过渡孔处连接部位的设计以及塑性铰预期部位的选择。为了保证所选择的结构体系在桥址处的场地条件下确实是良好的抗震体系,必须进行简单的分析(动力特性分析和地震反应评估),然后结合结构设计分析结构的抗震薄弱部位,并进一步分析是否能通过配筋或构造设计,保证这些部位的抗震安全性。最后,根据分析结果综合评判结构体系抗震性能的优劣,决定是否要修改设计方案。

常用的抗震设计方法。

实用的抗震方法是增加结构的柔性以延长结构的自振周期,达到减小由于地震所产生的地震荷载和增加结构的阻尼或能量耗散能力以减小由于地震所引起的结构反应。当前,比较容易实现和有效的抗震方法主要有以下几点:

1)采用隔震支座。采用减、隔震支座(聚四氟乙烯支座,叠层橡胶支座和铅芯橡

胶支座等)在梁体与墩、台的连接处增加结构的柔性和阻尼以减小桥梁的地震反应。大量的试验和理论分析都表明,采用减、隔震支座桥梁结构的梁体通过支座与墩、台相联结的方式对桥梁结构的地震反应有很大的影响,在梁体与墩、台的联结处安装减、隔震支座能有效地减小墩、台所受的水平地震力。

2)采用隔震支座和阻尼器相结合的系统。利用桥墩在地震作用下发生弹塑性变形耗散地震能量以达到减震的目的,利用桥墩的延性抗震。近20年来,国外在桥梁减、隔震和延性抗震方面进行了许多研究,美国、新西兰和日本等在桥梁设计规范中都列入了相应的条款。

3)利用桥墩延性减震。利用桥墩的延性减震是当前桥梁抗震设计中常用的方法,桥墩延性减震是将桥墩某些部位设计得具有足够的延性,以便在强震作用下使这些部位形成稳定的延性、塑性铰,产生弹塑性变形来延长结构周期,从而耗散地震能量。在进行延性抗震设计时,按弹性反应谱计算塑性反应的地震荷载需要修正,桥梁抗震设计规范采用了综合影响系数来反映塑性变形的影响

桥梁抗震的设计原则

合理的抗震设计,要求设计出来的结构在强度、刚度和延性等指标上有最佳的组合,使结构能够经济的实现抗震设防的目标。要达到这个要求,就需要设计工程师深入了解对结构地震反应有重要影响的基本因素,并具有丰富的经验和创造力,而不仅仅是按规范的规定执行。以下为抗震设计应尽可能遵循的一些基本原则,这些原则基于历次的桥梁震害教训和当前公认的理论认识。

①场地选择。除了根据地震危险性分析尽可能选择比较安全的厂址之外,还要考虑一个地区内的场地选择。选择的原则是:避免地震时可能发生地基失效的松软场地,选择坚硬场地。

②体系的整体性和规则性。桥梁的整体性要好,上部结构应尽可能是连续的。较好的整体性可防止结构构件及非结构构件在地震时被震散掉落,同时它也是结构发挥空间作用的基本条件。无论是在平面还是在立面上,结构的布置都要力求使几何尺寸、质量和刚度均匀、对称、规整,避免突然变化。

③提高结构和构件的强度和延性。桥梁结构的地震破坏源于地震动引起的结构振动,因此抗震设计要力图使从地基传入结构的振动能量为最小,并使结构具有适当的强度、刚度和延性,以防止不能容忍的破坏。在不增加重量、不改变刚度的前提下,提高总体

强度和延性是两个有效的抗震途径。刚度的选择有助于控制结构变形;强度与延性则是决定结构抗震能力的两个重要参数。由于地震动可造成结构和构件周期反复变形,使其刚度与强度逐渐退化,因此,只重视强度而忽视延性绝对不是良好的抗震设计。

④能力设计原则。能力设计思想强调强度安全度差异,即在不同构件(延性构件和能力保护构件-不适宜发生非弹性变形的构件统称为能力保护构件)和不同破坏模式(延性破坏和脆性破坏模式)之间确立不同的强度安全度。通过强度安全度差异,确保结构在大地震下以延性形式反应,不发生脆性的破坏模式。在我国以前的建筑抗震设计中,普遍采用“强柱弱梁,强剪弱弯,强节点弱构件”的设计思想。

⑤多道抗震防线。应尽量使桥梁成为具有多道抵抗地震侧向力的体系,则在强地震动过程中,一道防线破坏后尚有第二道防线可以支撑结构,避免倒塌。因此,超静定结构优于同种类型的静定结构。但相对于建筑结构,桥梁在这方面可利用的余地通常并不大。

桥梁抗震设计注意事项

1.尽量将桥轴线设计成直线,曲线桥使结构地震反应复杂化;尽可能使桥台和桥墩与轴线垂直,斜交会引起转动响应而增大位移。

2.沿纵、横桥向的桥墩刚度尽可能一致,刚度变化太大,地震时刚性大的桥墩易产生破坏。

3.塑性铰不应设计在盖梁、主梁、水中或地下的桩顶处,应设计在墩柱上,易于观察与修复。

4.材料和结构形式的选择应遵循如下的原则:质轻高强;变形能力大;强度和刚度衰减小;结构整体性好。单从材料的抗震性能优劣来划分依次为:钢结构,钢砼组合结构,木结构,现浇钢筋砼,预制钢筋砼,预应力砼,砌体。

5.设置多道抗震防线,尽可能用超静定结构,少采用静定结构。

6.防止脆性与失稳破坏,增加结构延性。

常见的脆性破坏:砖、石、素砼的开裂;钢筋砼的剪切破坏常见的失稳破坏:斜撑和柱的失稳;柱中纵向钢筋在箍筋不足时的压屈。

关于桥梁抗震设计的建议

1.由于地震的不确定性,导致桥梁结构抗震计算的失真。地震运动是由震源—传播介质

体—场地地质体一系列变化的因素综合形成,它是极为复杂的和不确定的模糊事件。桥梁结构的抗震计算严格来说是近似仿真计算,与实际的震害有一定的差距。抗震计算与抗震概念设计、结构体系的选择、抗震构造设计相比较,后三者更显重要

2.重视桥墩及其基础的延性设计

3.重视桥梁的减隔震设计,采用新技术新材料实现桥梁的抗震设计,比如减隔震支座:双曲面(球面)支座,铅芯橡胶支座,阻尼器等。

结语

桥梁抗震设计是一项系统工程,体现在设计的各个阶段,需要认真对待。在工可研究阶段应该强化抗震概念设计,选择合理的桥位和桥型;在初步设计阶段强化抗震体系设计,确定合适的抗震设防标准和验算准则、进行结构的总体分析;在施工图设计阶段强化抗震构造设计,重视抗震构造采取的措施和构造细节

参考文献

[1]丰定国,王社良.抗震结构设计[M].武汉:武汉理工大学出版社, 20 .

[2]cB50ll一201建筑抗震设计规范

[3]黎雪环,中华建设,2011年(7):198-199. [4]高小旺,龚思礼等.建筑抗震设计规范理解与应用[M].北京: 中国建筑工业出版社,2003.

[5]洪鑫.山西建筑,2011年第37卷第11期:37-39.

桥梁抗震设计规范

桥梁抗震设计规范--基础设计方法 一、引言 近十年来,世界相继发生了多次重大地震,1989年美国 Loma Prieta地震()、1994年美国Northridge地震(、1995年日本阪神地震()、1999年土耳其伊比米特地震()、1999年台湾集集地震()等等。因此,专家们预测全球已进入一个新的地震活跃期。随着现代化城市人口的大量聚集和经济的高速发展,地震造成的损失越来越大。地震灾害不仅是大量地面构筑物和各种设施的破坏和倒塌,而且次生灾害中因交通及其他设施的毁坏造成的间接经济损失也十分巨大。以1995年日本版神地震为例,地震造成大量高速公路及高速铁路桥隧的毁坏,经济总损失高达1000亿美元。 近几次大地震造成的大量桥梁的破坏给了全世界桥梁抗震工作者惨痛的经验教训。各国研究机构纷纷重新对本国桥梁抗震规范进行反思,并进行了一系列的修订工作。日本1995年阪神地震后,对结构抗震的基本问题重新进行了大量的研究,并十分重视减振、耗能技术在结构抗震设计中的应用。桥梁、道路方面的抗震设计规范已经重新编写,并于1996年颁布实施。美国也相继在联邦公路局(FHWA)和加州交通部(CALTRANS)等的资助下开展了一系列的与桥梁抗震设计规范修订有关的研究工作,已经完成了ATC-18,ATC-32T和ATC-40等研究报告和技术指南。与旧规范相比,新规范或指南无论在设计思想,设计手法、设计程序和构造细节上都有很大的变化和深入。 大河的大跨桥梁、大型立交工程以及城市中大量高架桥的兴建,规范已大大不能适应。但是目前所有国内的桥梁设计,对抗震设计均在设计书上标明的参照规范即是《公路工程抗震设计规范》和《铁道工程抗震设计规范》。与国外如日本、美国的同类规范相比,中国现行《公路工程抗震设计规范》水准远落后于国外同类规范。若不进行改进,则必将给中国不少桥梁工程留下地震隐患。 本文主要介绍了各国桥梁抗震设计规范中基础部分的抗震设计。基础部分对全桥的地震响应以及墩柱力的分布均有非常重要的影响。基础设计不当会导致桥梁墩柱在地震中发生剪断、变形过大不能使用等等,有时甚至是桩在根部直接剪断破坏。基础设计需要考虑的方面除了基础形式的选择以外还包括抗弯强度、抗剪强度桩基础连接部分的细部构造、锚固构造等方面。本文首先对中、美、日、欧洲、新西兰五国或地区抗震设计规范中有关基础的部分进行了一般性的比较。笔者认为,相对而言中国的规范在基础抗震设计方面较为粗糙、可操作性不强。而日本规范在这方面作的最为细致,技术也较为先进。因此,在随后的部分中详细介绍了日本抗震规范的基础设计方法。 二、主要国家桥梁抗震规范基础抗震设计的概况 本文将中国桥梁抗震规范与世界上的几种主要抗震规范(美国的AASHTO规范、Cal-tans规范、ATC32美国应用技术协会建议规范,新西兰规范NZ,欧洲规范EC8,日本规范JAPAN)进行基础抗震设计方面的比较。 中国桥梁抗震设计规范有关基础设计的部分十分笼统,只以若干定性的条款,从工程选址方面加以考虑,而对基础本身的抗震设计,特别是对于桩基础等轻型基础抗震设计重视不够。这方面,日本的桥梁抗震设计规范和准则规定得比较详细,是我们应当学乱之处。基于

公路桥梁抗震设计的设防标准研究

【摘要】本文通过对国内外桥梁的抗震规范进行了细致的比较分析,以及对抗震桥梁的使用功能分类与重要性等因素的研究,提出了公路桥梁的抗震设防的标准,为中国公路桥梁的抗震设计规范的修订及完善提供了重要的依据。 【关键词】公路桥梁;抗震;设防标准 公路桥梁的抗震设防是指在地震作用下能够按照设计要求,实现预期功能的桥梁工程的预防措施。桥梁按照设定的可靠性要求以及抗震技术要求,一般是由设计地震动参数和建筑其使用功能的重要性决定的,这就是桥梁抗震设防的标准。当前,我国的《公路工程抗震设计规范》中,明确提出直接以基本烈度作为设防烈度,而且考虑到结构重要性系数,实际上没有明确的规定公路桥梁的结构抗震设防标准。而抗震设防标准是对结构抗震设防要求高低尺度的衡量,它直接关系到公路桥梁结构的安全度与工程造价的多少,是在抗震设计中不可回避的问题。 1.公路桥梁抗震的三水准设防与二阶段设计 多级抗震设防是被国内外的建筑物抗震规范中广泛运用的手段,其三水准设防设想,是通过二阶段设计实现的。 1.1三水准设防 若桥梁结构其设计的基准期是y,那么公路桥梁“小震不坏,中震可修,大震不倒”的抗震设计目标中,小震、中震、大震则分别约为y年63%、y年10%、y年3%。 在地震的作用下,桥梁的结构性能目标可分为三类,即桥梁构件没有任何损坏,结构保持在弹性范围内;桥梁构件出现可以修复的损坏,修复后可以正常使用;桥梁构件损坏严重,但整个结构其非弹性变形依然受到控制,同结构倒塌的临界变形还有一定的距离,震后能够修复,震时紧急救援车还可以通过。为实现公路桥梁的抗震设计目标,一般可以采用三水准的方法进行抗震设防。设防水准以及相应的性能目标如下表: 1.2二阶段设计 公路桥梁的抗震规范征求意见的稿拟中,所采用的二级设防,二阶段设计是满足“小震不坏,大震不倒”这一目标的,认为“中震可修”是自动满足的。所以,我国当前实际上应用的同公路桥梁抗震规范拟稿中的提议是一致的,即:在公路桥梁的抗震设计中,均采用二级设防,二阶段设计的方法,但是二者的二级设防,二阶段设计的内容是不完全相同的,在实际的应用过程中,为了能够保证结构的抗震安全性,所采取的二级设防、二阶段设计,实际上满足了“中震不坏、大震不倒”的目标,而“小震不坏”这一目标会自动满足。 2.公路桥梁抗震设防的重要性以及使用功能分类 2.1建筑抗震设防重要性的分类 根据建筑对社会、政治、经济以及文化的影响程度,将建筑抗震设防类别的重要性划分为以下几类。甲类:重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑,如:大型桥梁,危险品等;抗震设防标准应高于本地区抗震设计基本地震加速度值a的要求,其值应按批准的地震安全性评价结果确定,当0.05g≤a≤0.3g时,应该按照0.1g≤a≤0.4g的要求;当a=0.4g时,应该按照a>0.4g的要求。乙类:地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑,如:医院,发电厂等;抗震设防标准应符合本地区抗震设计基本地震加速度值a的要求,当0.05g≤a≤0.3g时,应该按照0.1g≤a≤0.4g的要求。丙类:一般的建筑,如:一般的民用或工业建筑;抗震设防标准符合本地区抗震设计基本地震加速度值a的要求。丁类:抗震次要建筑,如:一般仓库;抗震设防标准符合本地区抗震设计基本地震加速度值a的要求,设计基本地震加速度值a减半,但最小值不得小于0.05g。 依据建筑物重要性来确定的抗震设防类别,决定了建筑抗震设计所采用的地震带来的损坏的大小以及应该采取的抗震措施的等级,而且地震的作用随着抗震设防类别的差异,可以

桥梁抗震设计理念及抗震验算

桥梁抗震设计理念及抗震验算

抗震设计理念

地震 ?地震是一种自然现象,是地球内部缓慢积累的能量突然释放而引起的地表振动。 ?地球上一年发生的地震约500万次左右,人能感觉到的有5万多次,轻微破坏的有1000余次,7级以上造成巨大灾害的有10余次,能造成唐山、汶川地震那样特别严重灾害的地震1—2次。

序号地震名称时间震级(M)死亡人数伤残人数倒塌房屋(间) 1青海玉树县2010.04.147.12220800090% 2台湾高雄2010.03.04 6.7--96-- 3西藏当雄2008.10.06 6.6919147 4四川汶川2008.05.128.08.7万37万779万 5台湾集集1999.09.217.3241211030511万 6云南丽江1996.02.037.0311370648万 7云南澜沧耿马1988.11.067.6743775122.4万 8新疆乌恰1985.08.237.4702003万 9四川松潘1976.08.167.238345000 10河北唐山1976.07.287.824.2万16.4万530万 11云南龙陵1976.05.297.498248242万 12辽宁海城1975.02.047.3132829579111万 13云南大关1974.05.117.114231600 2.8万 14四川炉霍1973.02.067.921752756 4.7万 15云南通海1970.01.057.7156212678333.8万16河北邢台1966.03.087.2818251395400万 17新疆乌恰1955.04.157.018-200 18四川康定1955.04.147.584224636 19西藏察隅1950.08.158.54000--

桥梁抗震构造措施

桥梁抗震构造措施 Document number:NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT

桥梁抗震的构造要求有哪些 1.对简支梁,连续梁等梁式体系,必须设置阻止梁墩横桥向相对位移的构造,阻止梁的横向位移。 ??? 2.对悬臂梁和T型刚构除采取上述措施外,还应采取阻止上部结构与上部结构之间出现横向相对位移的构造措施。 ??? 3.对活动支座,均应采取限制其位移、防止其歪斜的措施。 ??? 4.对简支梁应采取措施防止地震中落梁,如采用螺栓连接,钢夹板连接,以及将基础置于可液化层一定深度等措施。 ??? 5.对于桩式墩和柱式墩,桩(柱)与盖梁,承台联接处的配筋不应少于桩或柱身的最大配筋。 ??? 6.对于砖石混凝土墩台,应考虑提高墩台帽与墩台本身以及基础连接处,截面突变处的抗剪强度。 ??? 7.桥台胸墙应予加强。在胸墙与梁端部之间,宜填充缓冲材料,如沥青、油毛毡等。 ??? 8.砖石、混凝土墩台和拱圈的最低砂浆强度等级应按现行《公路桥涵设计规范》的要求提高一级使用。 ??? 9.不论为梁式桥、拱桥尽量避免在不稳定的河岸修建,并应合理布置桥孔,避免将墩台布设于在地震时可能滑动的岸坡上的突变处。 ??? 10.大跨径拱桥的主拱圈,宜采用抗扭刚度较大整体性较好的断面型式,如箱形拱,板拱等。当主拱圈采用组合断面时,应加强组合截面的连接 强度,对双曲拱桥应加强肋波间的连接。 ??? 11.大跨径拱桥不宜采用二铰和三铰拱。当小跨径拱桥采用二铰板拱时,应采取防止落拱构造措施。 ??? 12.砖石、混凝土腹拱的拱上建筑,除靠近墩台的腹拱采用三铰或二铰外,其余铰拱宜采用连续结构。 ??? 13.拱桥宜尽量减轻拱上建筑的重量。 ??? 14.刚性地基烈度为9度时,或非刚性地基烈度为7度时的单孔及连拱桥与端腹孔,均应采取防止落拱构造,包括加长拱座斜面,设置防落牛腿以 及将主拱钢筋伸入墩台帽内。 桥梁结构抗震措施 【提要:措施,抗震,结构,桥梁,】 桥梁结构抗震措施 为防止或减轻震害,提高结构抗震能力,对结构构造所作的改善和加强处理,通常称为抗震措施。各国的工程结构抗震规范对此都有明确的规定。对于桥梁结构,这些措施可归纳为:①对结构抗震的薄弱环节在构造上予以加强;②对结构各部加强整体联结;③对梁式桥,要在墩台上设置防止落梁的纵、横向挡块,以及上部结构之间的连接件;④加强桥梁支座的锚固;⑤加强墩台及基础结构的整体性,增强配筋,提高结构的延性;⑥对桥位处的不良土质应采取必要的

JTGD60-2015 公路桥涵设计通用规范及删减列表

JTGD60-2015 公路桥涵设计通用规范新规范删减列表 1.0.4、设计使用年限(新增) 桥涵主体结构和可更换部件的使用年限提出明确要求。 1..0.6、增加抗风、抗震、抗撞设计要求。 3.1.2、公路桥涵线形设计:(引用公路路线设计规范)。 3.1.4、地震状况应做承载力极限状态设计(从偶然状况中剥离)。 3.1.5、公路桥梁钢结构部分应根据需要进行抗疲劳设计(通用规范新增内容,对应的钢结构设计新规范执行)。 3.1.6、风险评估:初步设计阶段实行风险评估制度(新增,对应交公路发(2010)175号)。 3.2.3、增加斜交桥梁桥墩斜交正做时,墩台边缘净距的计算简式。 3.2.7、新增跨线桥桥墩设置及防护要求。 3.4.1、紧急停车带的设计长度要求修改。 3.4.2、人行道设置宽度修改。最小宽度有原来0.75或1米,修改为1米。增加路缘石高度设置的进一步说明。 3.5.1、增加易结冰、积雪的桥梁纵坡不宜大于3%的要求。 3.5.3、第四条,增加逆风、冰冻、漂流物的影响下,提高铺砌高度。 3.5.5、详细补充桥台搭板设置长度、宽度、搭接以及厚度要求。 3.6.6、增加桥梁栏杆与桥面板的连接方式描述。 3.6.8、条纹中补充了盆式支座、球钢支座等支座。 3.6.9、简化伸缩缝的要求,删除了数模式伸缩缝中钢梁高度的要求。 3.7.6、增加桥面排水、桥台排水、支挡构造物排水的要求,详见《公路排水设计规范》 3.8.2、新增永久观测点的设置要求。(特大桥、大桥) 3.8.4、修改防雷设计要求。(参考《建筑物防雷设计规范》、《高速公路设施防雷设

计规范》) 3.8.6、新增结构监测设施设置要求(技术复杂的大型桥梁)。 3.8.7、新增跨线桥设置防抛网要求。 4.1.5、基本组合中将汽车荷载按照车辆荷载的加载时,车辆荷载分项系数调整为1.8。 4.1.5、桥涵结构设计安全等级修改,将原不同情况下的大桥、中桥、小桥的结构设计安全等级提高了一个等级。 4.1.5、偶然组合:修改作用的分项系数。 4.1.6、取消长期组合、短期组合的说法,改为:准永久组合及频遇组合。 4.1.7、增加钢结构疲劳设计荷载组合规定。 4.2.2、增加预加力标准值计算公式。 4.2.5、第五条,增加水浮力标准值计算公式。 4.3.1、各等级公路桥涵的汽车荷载等级做了一定调整,将二级公路荷载等级标准提高了一半(由偏向公路二级,改为偏向公路一级)。车道荷载中集中荷载Pk的起始计算标准提高,由180KN提高至270KN。对交通组成中重载交通比重较大的公路桥涵,宜采用与该公路交通组成相适应的汽车荷载模式进行整体和局部验算。 4.3.1、汽车横向折减系数改为横向车道布载系数,提高单车道布载系数至1.2。 4.3.3、离心力计算取消了半径的限制,弯桥均需计算离心力。 4.3.7、增加疲劳荷载计算模型。 4.3.8、风荷载标准直接引用《公路桥梁抗风设计规范》,删除原来规范中规定的内容。 4.3.12、无悬臂宽幅箱梁,宜考虑横向温度梯度引起的效应。(新增内容) 4.3.13、支座摩擦系数增加盆式支座、球形支座的规定。 4.4.1、取消内河航道等级为1-3级内河船舶撞击作用设计值,要求按照专题研究确定。

桥梁抗震计算书讲解

工程编号:SZ2012-38 海口市海口湾灯塔酒店景观桥工程 桥梁抗震计算书 设计人: 校核人: 审核人: 海口市市政工程设计研究院 HAIKOU MUNICIPAL ENGINEERING DESIGN & RESEARCH INSTITUTE 2012年09月

目录 1工程概况 ........................................................................................................... - 1 -2地质状况 ........................................................................................................... - 1 -3技术标准 ........................................................................................................... - 2 -4计算资料 ........................................................................................................... - 2 -5作用效应组合 ................................................................................................... - 3 -6设防水准及性能目标 ....................................................................................... - 3 -7地震输入 ........................................................................................................... - 4 -8动力特性分析 ................................................................................................... - 5 - 8.1 动力分析模型 (5) 8.2 动力特性 (6) 9地震反应分析及结果 ....................................................................................... - 6 - 9.1 反应谱分析 (6) 9.1.1E1水准结构地震反应 ........................................................................................ - 6 - 9.1.2E2水准结构地震反应 ........................................................................................ - 7 -10地震响应验算................................................................................................ - 8 - 10.1 墩身延性验算 (10) 10.2 桩基延性验算 (10) 10.3 支座位移验算 (11) 11结论.............................................................................................................. - 11 - 12抗震构造措施.............................................................................................. - 11 - 12.1 墩柱构造措施 (12) 12.2 结点构造措施 (12)

桥梁抗震设计及加固技术

桥梁抗震设计及加固技术浅析 杨立国 (山东科技大学,山东青岛266590) 摘要:地震是我国多发的地质灾害现象,我国地震灾害分布的范围比较大,地震具有强度大、频率高的特点,公路桥梁往往在地震中出现损坏,给救灾工作带来了困难。针对我国汶川地震等近年来地震的情况,我国公路桥梁的抗震加固工作需要进一步加强,文章对我国公路桥梁抗震加固工作的现状进行了分析,探讨了抗震加固技术的应用,为我国公路桥梁提高到足够的抗震强度提供一些思路。 关键词:地震灾害抗震设计;加固技术 引言:随着我国城市化进程加快,作为城市基础设施之一的公路交通其重要性越来越突出。同时,我国处于地震多发地带,尤其是近几年不断发生各种等级的地震。在地震发生时,不仅会有大量的地面建筑物及各种设施遭到破坏或倒塌,大量人员伤亡,而且还会严重造成交通中断。若作为抗震救灾生命线工程之一的公路交通(尤其是铁路桥梁、城市高架、公路桥梁等公路工程的咽喉要道)受到较大损坏,将会给后续救助工作造成极大的困难。此外,目前我国公路行业现采用的抗震设防标准是《公路桥梁抗震设计细则》(JTJ/TB02-01-2008),公路桥梁抗震设计细则》(JTJ/TB02-01-2008)较《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89)在设计思想、安全设防标准、设计方法、设计程序和构造细节等诸多方面均有很大的变化和深入。 1 桥梁与抗震 我国处于世界两大地震带——环太平洋地震带和亚欧地震带之间,是一个强震多发国家,汶川、玉树地震表明强烈地震将引发长期的社会政治、经济问题,并带来难以慰籍的感情创伤。在抗震救灾中,公路交通运输网更是抢救人民生命财产和尽快恢复生产、重建家园、减轻次生灾害的重要环节,所以公路桥梁是生命系统工程中的重要组成部分,公路桥梁抵抗震害的能力是桥梁设计中重点关注的问题之一。桥梁震害中获得的经验和知识是推动桥梁抗震设计的原动力,1971年美国san fernand地震(6.6级)、1989年美国北加州的lonm pfieta地震(7.1级)、1995年日本阪神大地震(7.2级)、2008年汶川大地震(8.0级)等影响巨大的地震引起了工程界的重视和广泛探讨。随着建筑物与地震反应关系的研究深入,桥梁抗震设计理论得到了提高与拓展,2008年我国公路桥梁设计规范由《公路桥梁抗震设计细则》(JTJ/TB02-01-2008)替代原来的《公路工程抗震设计规范)(JTJ004-89),是我国桥梁设计的一大进步,根据历次大地震的调查研究,公路桥梁的地震破坏主要形式总结归纳如下:(1)桥梁上部结构受水平力作用滑落(汶川百花大桥落梁);(2)桥墩塑性铰的抗弯、抗剪强度不足,导致桥墩破坏(日本阪神大量墩柱破坏);(3)桥墩、桩基础钢筋的连接及锚固性能不足,导致桥墩破坏(最为常见); (4)桥梁支座等连接部位破坏(最为常见)。常规桥梁抗震设计首先应是抗震构造措施,根据汶川地震相关调查表明干线公路桥梁由于采用了合理的抗震构造措施,结构安全富裕较多,震后其破坏远小于地方道路桥梁。抗震构造措施是总结桥梁震害经验的基础上提出的设计原则,事实表明抗震构造措施可以起到有效减轻震害作用,而所耗费的工程代价往往较低。 2 桥梁设计与抗震措施 2.1 防止落梁的措施 《公路桥梁抗震设计细则》指出上部结构主梁的支承长度a≥70+0.5L(L为梁的计算跨径,L 单位为m,a单位为cm),该取值沿用自日本抗震设计规范,多数设计者认为规范取值较为保守,比上一代规范《公路工程抗震设计规范(JTJ004-89))有较大提高(a≥50+l)。这里需指出该种认识属于误区,当“长桥高墩”时应在规范基础上给予更多的安全富余。例如:都汶高速公路庙子坪岷江大桥第10跨(跨径50m、墩高70m)。虽然盖梁宽度高达3.0m(根据《桥梁

公路桥梁抗震设计

公路桥梁抗震设计 一、基本要求 1、地震作用:作用在结构上的地震动,包括水平地震作用和竖向地震作用。 E1地震作用:工程场地重现期较短的地震作用,对应于第一级设防水准。 E2地震作用:工程场地重现期较长的地震作用,对应于第二级设防水准。 2、各抗震设防类别桥梁的抗震设防目标符合下表 3、一般情况下,桥梁抗震设防分类应根据各桥梁抗震设防类别的适用范围按下表的规定确定。但对抗震救灾以及在经济、国防上具有重要意义的桥梁或破坏后修复(抢修)困难的桥梁,可按国家批准权限,报请批准后,提高设防类别。 4、A类、B类和C类桥梁必须进行E1地震作用和E2地震作用下的抗震设计。D类桥梁只须进行E1地震作用下的抗震设计。抗震设防烈度为6度区的B类、C类、D类桥梁,可只进行抗震措施设计。 5、各类桥梁的抗震设防标准,应符合下列规定: (1)各类桥梁在不同抗震设防烈度下的抗震设防措施等级按下表

表3 各类公路桥梁抗震设防措施等级 注:g—重力加速度 (2)立体交叉的跨线桥梁,抗震设计不应低于下线桥梁的要求。 6、公路桥梁抗震设防烈度和设计基本地震动加速度取值的对应关系见下表 表4 各类公路桥梁抗震设防措施等级 注:g—重力加速度 二、抗震措施 1、各类桥梁抗震措施等级的选择,按照表3确定。 2、6度区 简支梁梁端至墩、台帽或盖梁边缘应有一定的距离。其最小值a(厘米) 按下式计算:a≥70+0.5L 式中:L—梁的计算跨径(米)。 3、7度区 (1)7度区的抗震措施,除应符合6度区的规定外,尚应符合本节的规定。 (2)拱桥基础宜置于地质条件一致、两岸地形相似的坚硬土层或岩石上。实腹式拱桥宜减小拱上填料厚度,并宜采用轻质填料,填料必须逐层夯实。 (3)桥台胸墙应适当加强,并在梁与梁之间和桥台胸墙之间加装橡胶垫或其他弹性衬垫,以缓和冲击作用和限制梁的位移。 (4)桥面不连续的简支梁(板)桥,宜采用挡块、螺栓连接和钢夹板连接等防止纵横向落梁的措施。连续梁桥和桥面连续的简支梁(板)桥,应采取防止横向产生较大位移的措施。 (5)在软弱黏性土层、液化土层和不稳定的河岸处建桥时,对于大、中桥,可适当增加桥长,合理布置桥孔,使墩、台避开地震时可能发生滑动的岸坡或地形突变的不稳定地段。否则,应采取措施增强基础抗侧移的刚度和加大基础埋置深度;对于小桥可在两桥台基础之间设置支撑梁或采用浆砌片(块)石满铺河床。

桥梁抗风与抗震

桥梁抗风与抗震 1.桥梁抗震 1.1桥梁的震害及破坏机理 调查与分析桥梁的震害及其破坏机理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。 国内外学者对桥梁震害的调查研究结果表明,桥梁震害主要表现为: (1)上部结构的破坏:桥梁上部结构本身遭受震害而被毁坏的情形不多,一般都是由于桥梁结构的其他部位的毁坏而引起的。如落梁,一种是由于弹性设计理论采用毛截面刚度,这样就会低估横向地震作用和位移。导致活动节点处所设置的支座长度明显不足以及相邻梁体之间因横向距离不足而引起的相互冲击,造成落梁及相邻结构的撞击破坏;另外一种是由于地基土的作用造成大的地震位移,这种桥梁震害主要发生在建在软土或者可能液化的地基土上的桥梁上。软土通常会使结构的振动反应放大,使得落梁的可能性增加。 (2)支座连接部位的破坏:这中破坏比较常见,由于连接部位的破坏会引起力传递方式的变化,从而对结构其他部位的抗震产生影响,进一步加重震害。这种破坏是抗震设计中最关注的问题之一。 (3)下部结构和基础的破坏:下部结构和基础的严重破坏是引起桥梁倒塌,并在震后难以修复使用的主要原因。除了地基毁坏的情况,桥梁墩台和基础的震害是由于受到较大的水平地震力,瞬时反复振动在相对薄弱的截面产生破坏而引起的,从大量震害实例来看,比较高柔的桥墩多为弯曲破坏,矮粗的桥墩多为剪切型破坏,介于两者之间的为混合型。地基破坏主要表现为砂土液化,地基失效,基础沉降和不均匀沉降破坏及由于其上承载力和稳定性不够,导致地面产生大变形,地层发生水平滑移,下沉,断裂。 (4)桥台沉陷,当地震加速度作用时,由于桥台填土与桥台是不完全固结的,桥台填土的纵向土压力增大,桥梁与桥台之间的冲撞会产生相当大的被动土压力,造成桥台有向桥跨方向移动的趋势。由于桥面的支撑作用,桥台将发生以桥台顶端为支点的竖向旋转,导致基础破坏。如果桥台基础在液化土上,又将引起桥台垂直沉陷,最终导致桥梁破坏。 以上所介绍桥梁的几种破坏形式是相互影响的,不同的地质条件和不同的抗震措施所造成的破坏程度和类型往往是不同的。这就要求我们在桥梁设计中尤其是不规则桥梁和大跨度桥梁,必须从整体分析桥梁的抗震性能。 1.2抗震分析理论

《公路桥梁抗震设计规范JTG T 2231-01—2020》解读

《公路桥梁抗震设计规范JTG/T 2231-01—2020》解读 近日,交通运输部发布了《公路桥梁抗震设计规范》(JTG/T 2231-01—2020,以下简称《规范》),作为公路工程行业标准,自2020年9月1日起施行。原《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01—2008,以下简称原《细则》)同时废止。为便于理解本次修订的主要内容,切实做好贯彻实施工作,现将有关修订情况解读如下: 一、修订背景 原《细则》自2008年实施以来,在公路桥梁抗震设计方面发挥了重要的规范和指导作用。近年来,我国公路桥梁建设技术发展迅速,桥梁抗震设计技术也取得了重要进展,积累了大量设计经验和成熟的研究成果。原《细则》已不能全面反映我国目前公路桥梁抗震设计的技术水平,为适应公路桥梁建设技术和抗震设计技术的发展,交通运输部组织完成了《规范》的修订工作。 二、《规范》的定位 《规范》适用于单跨跨径不超过150m的圬工或混凝土拱桥、下部结构为混凝土结构的梁桥的抗震设计。斜拉桥、悬索桥、单跨跨径超过150m的梁桥和拱桥的抗震设计,除满足本规范要求外,还应进行专项研究。《规范》既考虑了当前我国桥梁抗震设计的技术需求及国内外桥梁抗震设计技术的新进展,也重点考虑了与《公路桥涵通用设计规范》《公路工程抗震规范》《钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》《中国地震动参数区划图》等相关标准的衔接。《规范》的体系更为完善、适用性和可操作性更强,对进一步提升我国公路桥梁抗震设计水平具有指导作用。 三、特点及主要修订内容 《规范》保持两水准设防、两阶段设计,抗震设防标准(地震作用重现期)和性能目标与原《细则》一致。根据现行《中国地震动参数区划图》(GB18306-2015)的规定将计算地震作用常数调整为2.5,对抗震设计提出了更高的要求。E1地震作用下,采用弹性抗震设计,要求墩、梁、基础等桥梁主体结构保持弹性状态,主要验算结构和构件的强度以及支座的抗震能力;E2地震作用下,对采用延性抗震设计的桥梁,主要验算结构变形(位移)和能力保护构件的强度以及支座的抗震能力,对采用减隔震设计的桥梁,主要验算结构强度以及减隔震装置的能力。 《规范》主要吸收了近年来国内外在桥梁抗震概念设计、延性抗震设计、减隔震设计以及构造措施等方面的成熟研究成果,修订和完善了相关设计规定和计算方法,增强了《规范》体系的完整性以及设计和计算方法的适用性和可操作性。 具体来讲,《规范》的主要修订内容包括: (一)在基本要求方面:增加了桥梁结构抗震体系的内容,明确了B类和C类梁桥可采用的抗震体系包括延性抗震体系和减隔震体系两类。细化了抗震概念设计的内容,增加了梁式桥一联内桥墩的刚度比要求和多联梁式桥相邻联的基本周期比要求。

宁海新桥主桥抗震分析_李微哲

第38卷,第2期2013年4月 公路工程Highway Engineering Vol.38,No.2Apr .,2013 [收稿日期]2012—03—23 [作者简介]李微哲(1981—),男,江西芦溪人,硕士,工程师,主要从事桩基础及桥梁结构计算分析研究。 宁海新桥主桥抗震分析 李微哲 (中煤科工集团重庆设计研究院,重庆400016) [摘 要]以宁海新桥特大桥主桥为例,采用Midas Civil 有限元软件,对其进行了反应谱分析和非线性时程分 析。针对其下部结构刚度较大的特点,提出了纵横向限位装置联合抗震支座的抗震设计方案。计算结果表明,E1地震作用下,桥梁基本处于弹性工作状态,E2地震作用下抗震支座非滑动方向发生屈服,通过侧向滑移摩擦消能后,桥墩水平地震力大大减小,而限位装置承担余下的水平地震力,同时防止落梁。纵横向限位装置联合抗震支座的抗震设计,适合本桥,也适合下部结构刚度较大的混凝土梁桥。 [关键词]宁海新桥;抗震分析;限位装置;抗震支座 [中图分类号]U 442.5+ 5 [文献标识码]A [文章编号]1674—0610(2013)02—0120—05 Seismic Analysis of the Main Bridge NingHai Bridge LI Weizhe (China Coal Technology Engineering Groups ,Chongqing Design &Research Institute ,Chongqing 400016,China ) [Abstract ]Spectrum analysis and time-history analysis for the main bridge of NingHai Bridge is done on the paper.Seismic restrainers and seismic bearings are applied to the main bridge of NingHai bridge for earthquake-resistance.According to the analysis ,some conclusions are drawn as follows :first-ly ,the bridge works flexibly under earthquake action E1;secondly ,seismic bearings will yield under earthquake action E2,and the bridge will be hold on by the seismic restrainers while sliding laterally ;thirdly ,the seismic responses of piers are much more reduced.Finally ,seismic design such as seismic restrainers and seismic bearings is effective for the main bridge of NingHai bridge and other bridges with rigid piers. [Key words ]NingHai bridge ;seismic analysis ;seismic restrainers ;seismic bearings 工程设计中,一般在连续梁桥中间桥墩设置纵向固定支座[1-7] 。在地震区中,当桥墩刚度较大又无合适的抗震措施时, 纵向地震作用下,固定支座桥墩将承受非常大的水平地震力,其数值远大于支座本身的水平承载力,即固定支座将发生破坏。因此,基于固定支座不发生破坏的假定,而进行的反应谱分析和时程分析,与工程实际情况不符。 本文以宁海新桥特大桥主桥为例,对其进行了反应谱分析,并指出本桥反应谱分析结果的不足。同时结合抗震设计方案,假定了限位挡块、抗震支座的本构模型,进行了非线性时程分析。 1 宁海新桥主桥概况 1.1 主桥结构构造及地基条件 福建省省道201线宁海新桥工程位于莆田市涵 江区与荔城区交界处,是省道201线的重要组成部分,是衔接荔城区与涵江区的城市快速路。桥梁地处7度抗震区,桥梁全长1164m ,桥宽41m ,桥跨布置为8?40m 预应力砼连续箱梁+45+5?70+45m 变截面预应力砼连续箱梁+10?40m 预应力钢筋砼连续箱梁。 主桥梁体为单箱双室斜腹板变截面连续箱梁,箱宽20m ,悬臂3.0m 。梁根部梁高4.5m ,跨中梁高2.3m ,腹板斜率均为4。对称悬臂施工,边跨现浇梁段9m ,合拢段长2m 。箱梁典型截面如图1、图2所示。 下部结构采用花篮型实体桥墩,墩帽宽9.0m ;厚3.4m ,墩身宽8.4m 、厚2.8m ,变化段高度5.0

桥梁抗震构造措施

桥梁抗震的构造要求有哪些? 1.对简支梁,连续梁等梁式体系,必须设置阻止梁墩横桥向相对位移的构造,阻止梁的横向位移。 2.对悬臂梁和T型刚构除采取上述措施外,还应采取阻止上部结构与上部结构之间出现横向相对位移的构造措施。 3.对活动支座,均应采取限制其位移、防止其歪斜的措施。 4.对简支梁应采取措施防止地震中落梁,如采用螺栓连接,钢夹板连接,以及将基础置于可液化层一定深度等措施。 5.对于桩式墩和柱式墩,桩(柱)与盖梁,承台联接处的配筋不应少于桩或柱身的最大配筋。 6.对于砖石混凝土墩台,应考虑提高墩台帽与墩台本身以及基础连接处,截面突变处的抗剪强度。 7.桥台胸墙应予加强。在胸墙与梁端部之间,宜填充缓冲材料,如沥青、油毛毡等。 8.砖石、混凝土墩台和拱圈的最低砂浆强度等级应按现行《公路桥涵设计规范》的要求提高一级使用。 9.不论为梁式桥、拱桥尽量避免在不稳定的河岸修建,并应合理布置桥孔,避免将墩台布设于在地震时可能滑动的岸坡上的突变处。 10.大跨径拱桥的主拱圈,宜采用抗扭刚度较大整体性较好的断面型式,如箱形拱,板拱等。当主拱圈采用组合断面时,应加强组合截面的连接强度,对双曲拱桥应加强肋波间的连接。 11.大跨径拱桥不宜采用二铰和三铰拱。当小跨径拱桥采用二铰板拱时,应采取防止落拱构造措施。 12.砖石、混凝土腹拱的拱上建筑,除靠近墩台的腹拱采用三铰或二铰外,其余铰拱宜采用连续结构。 13.拱桥宜尽量减轻拱上建筑的重量。 14.刚性地基烈度为9度时,或非刚性地基烈度为7度时的单孔及连拱桥与端腹孔,均应采取防止落拱构造,包括加长拱座斜面,设置防落牛腿以及将主拱钢筋伸入墩台帽内。 桥梁结构抗震措施 【提要:措施,抗震,结构,桥梁,】 桥梁结构抗震措施 为防止或减轻震害,提高结构抗震能力,对结构构造所作的改善和加强处理,通常称为抗震措施。各国的工程结构抗震规范对此都有明确的规定。对于桥梁结构,这些措施可归纳为:①对结构抗震的薄弱环节在构造上予以加强;②对结构各部加强整体联结;③对梁式桥,要在墩台上设置防止落梁的纵、横向挡块,以及上部结构之间的连接件;④加强桥梁支座的锚固;⑤加强墩台及基础结构的整体性,增强配筋,提高结构的延性;⑥对桥位处的不良土质应采取必要的土层加固措施;⑦须特别重视施工质量,如施工接缝处的强度保证等;⑧在重要的大桥上,必要时需采用减震消能装置,如橡胶垫块,特制的消能支座等。

桥梁抗震

东南大学(2014~2015)年第一学期 桥梁动力分析与抗震设计桥梁抗震读书报告 成绩: 姓名:高明天 学号:145511 专业:桥梁与隧道工程 授课教师:胡晓伦 日期:2015年1月

目录 目录 桥梁减隔震设计 1 减隔震技术的原理....................................................................................... 错误!未定义书签。 1.1 减隔震技术的工作机理................................................................. 错误!未定义书签。 1.2 减隔震技术与延性抗震设计的比较............................................. 错误!未定义书签。 2 减隔震装置与系统 (2) 2.1 减隔震系统的组成 (2) 2.2 常用减隔震装置简介 (2) 3 减隔震技术的应用 (5) 3.1 减隔震系数在国外桥梁工程中的应用 (5) 3.2 抗震技术在越南工程中的应用 (6) 3.3 减隔震桥梁的震害表现 (7) 4 桥梁减隔震设计 (8) 4.1 减隔震设计的一般原则 (8) 4.2 减隔震装置的布置 (8) 4.3 减隔震桥梁的地震反应分析 (8) 4.4 减隔震体系的抗震验算............................................................... 错误!未定义书签。0 4.5 其他构件和细部构造的设计....................................................... 错误!未定义书签。0

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,这就是抗震设防标准。它包括抗震设防目标、工程设防类别、设防地震和场地选

桥梁抗震性能评价及抗震加固技术

西部交通建设科技项目 合同号:2002 318 000 28 密级:交通编号:单位编号:分类号: 桥梁抗震性能评价及抗震加固技术研究技术总报告(简本) 交通科研设计院 交通部公路科学研究院 省公路科学技术研究所 2006年11月

桥梁抗震性能评价及抗震加固技术研究 研究报告(简本) 简介 “桥梁抗震性能评价及抗震加固技术研究”是交通部西部交通建设科技项目。该项目由交通部组织,项目承担单位为交通科研设计院,交通部公路科学研究院、公路科学研究所,项目参加单位包括清华大学、理工大学等多家科研院所和高等院校。 该项目总体目标是:结合我国西部地区桥梁结构的具体特点,将调查研究、理论分析与试验方法相结合,开展适合西部地区特点、并有在全国其他地区推广前景的桥梁结构抗震性能评价及抗震加固技术研究,通过本项目依托工程的具体实施,形成桥梁结构抗震性能评价及抗震加固成套技术。 该项目是我国到目前为止投入经费最高(590万),参加单位和人员最多和研究时间最长的桥梁抗震技术研究项目。经过5年的刻苦攻关,该项目圆满完成,解决了我国桥梁抗震性能评价及抗震加固技术方面的主要关键技术问题,取得了一系列具有国际先进水平的技术成果,部分研究成果处于国际领先水平。

背景 我国现行《公路工程抗震设计规》(JTJ004—89)在80年代中期开始修订,于1989年正式发行。随着我国90年代交通事业迅猛发展,该规已远远不能适应。但是目前所有国的桥梁设计,对抗震设计均在设计书上标明的参照规即是《公路工程抗震设计规》和《铁道工程抗震设计规》。但这些规采用的抗震技术已经远远落后于国际先进水平。 1971年的美国圣费南多地震,仅是中等强度震级(M6.5级),造成了桥梁工程的严重破坏。这次地震成为美国乃至全世界桥梁抗震技术发展的一个转折点。1971年前,美国各公路桥梁设计准则中的抗震设计部分是根据加利福尼亚州关于建筑物横向力的规定而制定的。此次地震后,1973年加利福尼亚州运输部(Cartrans)提出了新的桥梁抗震设计准则;1975年AASHT0根据Cartrans73年条文略加修订制定了一个暂定规,它适用于美国的所有地区。所以,1971年圣费南多地震是美国桥梁抗震设计准则编制的一个重要转折点。同时,美国应用技术委员会(ATC)对桥梁抗震设计若干问题进行深入调查与研究,于1981年提交了美国公路桥梁抗震设计指南报告,并在多年后列入AASHTO编制的公路桥梁设计规中。

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