桥梁抗震性能评价及抗震加固技术

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桥梁维修与加固提高桥梁的抗震能力

桥梁维修与加固提高桥梁的抗震能力

桥梁维修与加固提高桥梁的抗震能力桥梁作为重要的交通设施,承载着巨大的交通压力,而抗震能力是确保桥梁在地震中安全运行的关键要素。

为了提高桥梁的抗震能力,桥梁维修与加固是必不可少的措施。

本文将探讨桥梁维修与加固在提高抗震能力方面的重要性,并介绍一些常见的桥梁维修与加固方法。

1. 桥梁维修与加固的重要性桥梁作为承载交通的重要设施,其结构的安全性至关重要。

在地震发生时,桥梁往往承受巨大的地震力,如果桥梁没有经过维修与加固,就很容易发生结构破坏,从而导致交通事故和人员伤亡。

而经过维修与加固的桥梁具备更高的抗震能力,可以在地震中保持结构的完整性,从而保障交通的安全和正常运行。

2. 桥梁维修与加固的方法2.1 梁柱加固梁柱是桥梁结构中的核心承载构件,其抗震能力的加固对整个桥梁的安全性至关重要。

梁柱加固采用增加梁柱截面尺寸、增加纵、横向加固筋等方式来提高梁柱的抗震能力。

此外,还可以使用碳纤维加固技术,通过在梁柱表面粘贴碳纤维布,提高梁柱的抗震性能。

2.2 扩大桥墩底座桥墩是支撑桥梁的重要构件,其抗震能力的改善也是提高桥梁整体抗震性的重要手段之一。

扩大桥墩底座可以增加桥墩的承载能力,从而提高桥梁的抗震性能。

此外,还可以通过使用钢筋混凝土加固桥墩,并在桥墩上加装防震支撑设备,进一步提高桥墩的抗震能力。

2.3 桥梁定期检测与维护桥梁的定期检测与维护是保障桥梁抗震能力的重要措施。

定期检测可以及时发现桥梁存在的结构问题,对问题进行及时修复。

同时,合理的维护措施也可以延长桥梁的使用寿命,确保桥梁在地震中的安全性。

3. 桥梁维修与加固的案例分析为了更好地理解桥梁维修与加固对提高抗震能力的作用,我们可以分析一些实际案例。

例如,在某座老旧桥梁的维修与加固中,专业团队采用了梁柱加固和桥墩底座扩大的方式,成功提高了桥梁的抗震能力。

通过对桥梁进行定期检测与维护,及时发现桥梁存在的问题,并进行修复,确保了桥梁的安全运行。

综上所述,桥梁维修与加固是提高桥梁抗震能力的重要手段。

桥梁工程的抗震设计与施工技术

桥梁工程的抗震设计与施工技术

桥梁工程的抗震设计与施工技术桥梁作为交通基础设施的重要组成部分,其安全性在地震等自然灾害面前至关重要。

抗震设计与施工技术的合理应用,是确保桥梁在地震中保持稳定、减少损坏甚至不倒塌的关键。

一、桥梁抗震设计的重要性地震是一种具有强大破坏力的自然灾害,它可能导致桥梁结构的严重损坏,影响交通的正常运行,甚至威胁人们的生命财产安全。

因此,在桥梁工程的规划和设计阶段,充分考虑抗震因素是必不可少的。

良好的抗震设计可以提高桥梁的抗震能力,使其在地震发生时能够承受住地震力的作用,减少结构的破坏和变形。

这不仅有助于保障桥梁在地震后的可修复性,降低修复成本,还能尽快恢复交通,为抗震救灾工作提供有力支持。

二、桥梁抗震设计的原则1、整体性原则桥梁结构应作为一个整体进行设计,各个构件之间的连接要牢固可靠,以确保地震力能够有效地传递和分散。

2、多道防线原则设置多道抗震防线,例如在桥梁中采用延性较好的构件作为第一道防线,消耗地震能量,而强度较高的构件作为第二道防线,保证结构在极端情况下不倒塌。

3、强柱弱梁原则在设计中,要使柱子的承载能力大于梁的承载能力,这样在地震作用下,梁先于柱发生破坏,从而保护整个结构的稳定性。

4、合理选型原则根据桥梁所在地区的地震烈度、地质条件、桥梁的类型和跨度等因素,选择合适的结构形式和材料。

三、桥梁抗震设计的方法1、静力分析方法这是一种较为简单的方法,通过计算结构在等效静力作用下的内力和变形来评估抗震性能。

2、反应谱分析方法基于地震反应谱,考虑结构的自振特性,计算结构在地震作用下的响应。

3、时程分析方法输入实际的地震波,通过数值模拟计算结构在地震过程中的动态响应,能够更准确地反映结构的抗震性能。

四、桥梁抗震施工技术1、基础施工确保桥梁基础的稳定性是抗震的关键。

在施工中,要严格控制基础的埋深、尺寸和混凝土的质量。

对于软弱地基,可采用桩基础、加固地基等措施提高基础的承载能力和抗震性能。

2、桥墩施工桥墩是桥梁的主要承重构件,其施工质量直接影响桥梁的抗震性能。

桥梁的抗震加固措施

桥梁的抗震加固措施

浅谈桥梁的抗震加固措施摘要桥梁加固技术是目前桥梁工程的新话题,选择科学合理的加固方法是保证桥梁加固效果和质量的重要依据。

本文就结合当前桥梁加固的现状,对桥梁常见病害及其成因、加固主要技术途径及加固方案的确定方法进行了详细的阐述,为桥梁加固提供一些经验,对旧桥加固方法的选用具有一定的参考价值。

关键词桥梁;抗震;病害成因;加固措施中图分类号u442.5+5 文献标识码a 文章编号1674-6708(2010)25-0081-021 桥梁抗震调查1)处于地震动峰值加速度系数大于等于0.10g地区公路桥梁调查的重点是上、下部结构抗震薄弱部位。

(1)上部结构的薄弱部位,有下列各处:梁式桥:跨中、横梁、支座;拱桥:拱顶、拱1/4跨径处、拱脚及腹拱与立柱连接处;其它形式桥梁:除跨中和支座部位处,还有设计部门提出的抗震薄弱部位。

(2)下部结构的薄弱部位,有下列各处:墩台帽、墩、台、基础等相互结合的部位及截面的部位;水中墩(桩)干湿交替风化严重的部位;基础冲刷严重的部位;混凝土桥墩的混凝土工作缝处。

2)地震区桥梁震害一般有下列情况:(1)在梁、板桥中,主梁纵、横向位移及落梁,撞击造成梁端损坏;(2)在拱桥中,拱上建筑局部挤坏、腹拱与立柱连结处开裂或脱落;拱圈变形、开裂;拱脚移位、开裂等;(3)支座倾倒、脱落,锚固螺栓拔出或剪断、销钉损坏、滚轴脱离;(4)基础下沉、滑移、倾斜,断裂;桥台胸墙开裂、剪断、墩台身及桩柱开裂;地基土液化,地基承载力降低。

2 桥梁的抗震加固1)防止顺桥向(纵向)落梁的抗震加固措施,可采取下列方法: (1)加固桥台胸墙或重做钢筋混凝土胸墙,在梁端和胸墙间填塞缓冲材料(如沥青油毡或橡胶垫),也可安装防落梁装置;(2)设置纵向挡块,在墩台帽上增设锚栓、挡块,组止梁纵向位移;(3)固定主梁(板):用卡架把梁(板)固定在桥墩上。

卡架与梁(板)或墩之间填塞橡胶、油毡;板端钻孔固定。

采用油毡支座的板梁,可在每片板梁上钻孔至墩、台帽内、放入螺栓,固定端填以环氧砂浆,活动端应扩孔并填以弹性材料,以利温差伸缩,最后上紧螺帽;悬臂梁端固定。

大跨度桥梁工程抗震设计及加固方法

大跨度桥梁工程抗震设计及加固方法

大跨度桥梁工程抗震设计及加固方法摘要进入21世纪以来,我国的交通设施建设取得了辉煌的成绩,为人们的出行提供了极大的便利,但是很多大跨度桥梁工程由于设计不合理、抗震工作不到位,遭到了地震的严重破坏,极大地阻碍了我国交通事业的进一步发展。

如何提升大跨度桥梁的抗震性能,是当下人们需要考虑的重要问题。

基于这一问题,详细探讨地震对大跨度桥梁的破坏情况,提出一些科学合理的抗震设计方案,并拟定一系列行之有效的加固方法,为大跨度桥梁的抗震设计提供了重要的技术支撑。

关键词:大跨度;桥梁;抗震;加固地震往往会给人们带来巨大的经济损失和安全问题,大跨度桥梁由于结构复杂、跨度较长,受地震的影响最为明显。

因此在以后的大跨度桥梁设计施工当中,必须做好抗震设计及加固处理,进一步提升大跨度桥梁的力学性能,更好地抵抗地震产生的冲击与破坏。

一、地震对大跨度桥梁的破坏性分析(一)桥梁上部结构损坏当下大跨度桥梁工程结构较为复杂,上部结构最容易受到地震的破坏,具体的损坏方式有三种,即碰撞损坏、移位损坏、自身损坏等,由于桥梁上部结构需要承受重力载荷和使用载荷,设计过程中通常采用弹性设计,在发生地震时,桥梁上部结构基本上可以保持弹性,对于5级以下的地震来说,对桥梁上部结构的破坏能力有限,引起桥梁坍塌的可能性非常小。

但是桥梁上部结构的支座属于薄弱环节,受到地震影响而出现损坏的现象比较常见。

桥梁上部结构的地震惯性力是通过支座传递给下部结构的,当地震引发的力学载荷超过了支座的承受范围,那么就有可能导致支座损坏。

地震过程中,桥梁支座会承受很大的剪力和变形,如果剪力超过了支座的强度极限,就会引发支座损坏;如果支座的位移超过了支座活动最大值,就会导致桥梁倾斜或者支座错位。

如果支座在地震当中受到损坏,就有可能引发落梁问题,由此造成的经济损失是不可估量的。

(二)地基结构损坏众所周知,地震具有复杂性、不可预测性的典型特征,地基将承受多种外力作用,极易出现损坏现象。

桥梁安全的抗震评估

桥梁安全的抗震评估

桥梁安全的抗震评估
桥梁安全的抗震评估是评估桥梁在地震发生时的抗震性能和安全性。

抗震评估的目的是确定桥梁的抗震能力是否满足设计要求,以及在地震发生时可能出现的损伤和灾害程度,为制定抗震加固方案和应对措施提供依据。

抗震评估通常包括以下几个方面的内容:
1. 桥梁设计参数分析:评估桥梁的设计参数是否满足抗震要求,包括桥墩、桥面板、铺装层等的尺寸、材料等。

2. 桥梁结构力学分析:通过有限元分析等方法,模拟地震荷载作用下桥梁的应力、挠度、变形等响应,评估结构在地震荷载下的安全性能。

3. 桥梁损伤评估:对桥梁可能出现的损伤进行评估,包括桥墩倒塌、桥面板破裂、支座位移等,根据损伤程度判断桥梁的使用安全性。

4. 安全性评估:根据桥梁的设计要求和地震荷载参数,对桥梁的安全性能进行评估,判断在地震发生时桥梁是否会出现倒塌、失效等严重事故。

5. 抗震加固措施和建议:根据评估结果,提出相应的抗震加固方案和建议,以提高桥梁的抗震能力和安全性。

需要注意的是,桥梁抗震评估需要综合考虑桥梁的设计、材料、
施工质量等因素,并与当地地震烈度和设计要求相匹配,确保桥梁能够在地震中保持结构的完整性和功能性,保障人员和车辆的安全。

浅析桥梁抗震加固技术

浅析桥梁抗震加固技术


209, — ,
和。
31 . 使用最大可信地震确定估算 的地面运动。
表 1 抗震 性 能 准 则
个合 理 的分 析 ,应 考 虑 桥 台 弹簧 ( r g s i) pn 和类似于桁架 的约束装置 。 在确实重要时 , 应考 虑土…基础 一结构 的相互作用。应使用所有 构 件的有效特 性。 通常 , 利用 两个动力模型 :拉伸 “ 模 ” “ 缩 模 型 ” 界定 假 定 的 桥 梁 非 线 性 和 压 来 反应 。若桥梁在其 点处张开 , 约束装置受拉。 相反, 若桥梁在其 节点处闭合 , 则其上部结 构构 件受压。 对 于史 重 要 的桥 梁 ,通 常 要求 进 行非 线 性 时程分析。根据桥梁 长度及 层土体条件的变 化性 ,这个分析可 以是均匀支座激励或多支座

激 励 .
3 考虑 较长再现时间概率估算 . 2 的地面运动。 使用概率估算 的地面运动 ( 桥梁使用寿命 常大于纵 向地震传给吊杆的力 ,~般没有必要 期内的概率不超过 6 %) 出功能评估 反应谱 。 加 固吊杆。吊杆形铰 比支座形铰通常具有较大 o 导 通常 , 对重要桥梁才要求单独的功能评估 。 仅 的抗力 , 但仍可能遭受地震损伤。 吊杆是受拉构 4上部 结 构 加 固 件, 易受铰两侧不 同横 向位移的影响。 梁之间的 上 部结 构 可 分 为 两 个 不 同类 型 :混 凝 土 和 不 同位移 , 使吊杆承受弯拉组合。 了使粱沿横 为 钢。 钢上部结构可能存在的其他的潜 在问题 , 如 向与风荷载保持 同一直线 ,这些铰通常在紧靠 弱横向交叉 支撑和 /或横隔梁。混凝土上部结 腹板背面设有钢杆或角钢或附在翼缘上的耳状 构 在纵 向地震 反应 期间有形成塑性铰 的可 能 , 吊环 。 这些装置在结构 上通常是不适 当的 , 而且 这在很大程度上取决于所用钢筋 的数量和对其 太短致使在中等地震下无法发挥作用。应 考虑 的 构 造 方式 。 更换它们或增加辅助横 向约束装置。或许 同横 地震时 ,桥梁相邻框 架常会 以不同相位振 向约束装置一起不得不改进 铰两侧 的横 向支撑 动 引起两类位移问题。第 一类是 由这些框架在 或横隔梁。 铰处 碰撞而引起的局部性损伤。 一般来说 , 这种 可一般地假设 , 即使在中等强度地震地 区, 局部性损伤不会引起桥梁倒塌,因此不是主要 钢粱的任何支座形铰都将需要附加横 向、纵 向 关注 的问题 。 第二类是铰连接发生分离 , 如果运 和 竖 问约 束 。 动很大 ,就有可能使相邻跨发生落粱。悬臂跨 连 续 混 凝 土 箱 粱 通 常 有 跨 内 形 铰 ( , 即 一跨 内有两个铰) 尤其容易发生落梁。 f p| ye ig) 这 些 铰 支 座 一 般 在 i a 一p hne。 n 1 41简支梁 . 10 2 0 m之 间 , 在许多 旧桥 上 , 5~0r a 但 一些 铰支 简支结构最常见的问题是由纵 向反应引起 座宽度甚 至更小 。由于铰支座发生 的局部性损 的落梁 。如果构件上的地震力大得足以使 支座 伤( 即混凝土剥落等)铰支座可用的实际长度 比 , 破坏 , 那么 , 上部结构在支 座处就易于落粱。 最初设计 的长度要小得多。 因此 , 提供较宽 的铰 加 固简支钢梁和 /或 预制混凝土梁有几种 支座和 /或将框架体系连在一起 的方案是必要 方式 。 因为这两类桥梁的加固原理基本相同 , 最 的 。 常用 的、 也是最传统的方 式, 就是使用缆索约束 43管支座延长装置 ( e pp eletn . t iesa x — h e e1 装置(al rs a— e) 设计缆索时应注意尽可 d r cbe et ihr。 r 能少地 占用粱和桥下路面 之间的竖向净空 问。 当希望较长约束装置时,将会引起纵 向位 如果期望纵 向位移大于有效支座宽度 , 么 , 那 简 移增 加, 可能造成落粱。 因此 , 如果将发生落梁 , 支梁 的缆索加固方法可与墩帽支座的加宽相结 那 么就有必要把管支座延 长装置与较长约束装 合。 置一起使用 。一个 2 0 m (i)x强管f叻n 0 r 8nx a s g 简支钢梁的另一 可能加 固办法是 ,用拼接 pp ) ̄ 支座延长装 置放置 在 2 0 m(On钻 ief管 l 5 r 1i) a 板把腹板连系在一 起,使梁在墩帽支座上保持  ̄ ( rd hl) L oe o ( e e 或模板孑 r e oe中。 L om d h  ̄ f ) 如果设 连 续 。 接 板 应 根据 发 生落 粱 时 的 恒 载剪 力 ( 拼 乘 置弹性橡胶垫并且在垫 片破坏 后要求更换 , 那 系 数 的 恒 载 剪 力 ) 计 。用槽 型孔 或 大 尺 寸孔 把 么 2 0 m的钻孔使得 有可能进行竖向提升。 设 5r a 纵 拼 接 板 用 螺 栓 连 接 到腹 板 上 ,以 考虑 温度 引起 向约束装置( 即缆 索和圆杆) 必须 与施加 在铰结 的 移 动 。这 种 加 固 方 法通 常 对 于 大 多 数规 则 的 点上的地震位移相容。 换言之 , 如果纵 向约束装 直线桥有效 ,但对 于大多数不规则的桥梁作用 置太短,它就会在管支座延长装置起作用之前 不大 。对于不在 一条直线 上的任何相邻的两跨 屈服 , 而使其无用。为限制横隔梁上的钻孔数 粱 , 法 不 起 作用 。例 如 , 桥 梁 的 铰 两侧 可能 量 ,已研发 了将约束 缆索放置在管 中的构造详 此 在 具有不同数量的粱 , 且是变宽度的或 分叉 的; 图。 而 此管不仅用 于竖 向承载力 , 也成功地用作横 曲桥在铰处也许有 粱, 但是彼此间是 弯曲的 。 另 向 剪切 键 外 ,为使该 方案能起作用 ,许多结构 的实 际限 制, 如公 用设 施 、 座、 隔梁 、 支 横 加劲肋等 , 都需 要重新移位。

桥梁抗震方案

桥梁抗震方案

桥梁抗震方案随着人们对交通运输的不断需求,桥梁作为连接交通的重要纽带,承载着巨大的交通压力。

然而,在地震等自然灾害发生时,桥梁的安全性成为了一个重要的考虑因素。

为了确保桥梁在地震中的抗震能力,我们需要制定一套科学合理的抗震方案。

本文将从桥梁建设的设计阶段、施工阶段以及使用和维护阶段综合考虑,提出一种综合性的桥梁抗震方案。

一、设计阶段在桥梁的设计阶段,我们需要从以下几个方面考虑桥梁的抗震性能。

1. 地震烈度评估:首先,需要对桥梁所在地区的地震烈度进行评估,了解地震的频率、震级以及地震波特征。

根据不同地区的地震烈度,可以制定相应的抗震设计参数,确保桥梁具备足够的抗震能力。

2. 结构布局优化:优化桥梁的结构布局,采用合理的桥型和桥墩布置,以增加桥梁的整体稳定性。

比如,在地震影响较大的地区,可以采用适度的曲线形式,减小主梁的跨度,提高桥梁的抗震能力。

3. 使用抗震构件:在设计桥梁的结构时,可以使用抗震减灾技术,如采用橡胶支座、隔震墩等抗震构件,提高桥梁的整体抗震性能。

二、施工阶段在桥梁的施工阶段,抗震措施同样需要得到充分关注和实施。

1. 施工质量控制:确保桥梁的施工质量符合设计要求,特别是关键构件的安装和连接部分。

通过密实土方、控制加固浆料的配制比例、加强钢筋的质量监测等方式,提高桥梁的整体抗震性能。

2. 施工过程监控:实施严格的施工监控,对桥梁的施工过程进行实时监测和记录,发现问题及时调整施工方案,确保施工过程中的抗震要求得到满足。

三、使用和维护阶段在桥梁的使用和维护阶段,我们需要采取综合性的措施,确保桥梁的持续抗震能力。

1. 定期检测和评估:定期对桥梁进行全面检测和评估,发现桥梁结构的损伤或者变形情况,进行及时维修和加固。

同时,根据检测结果,对桥梁的抗震性能进行评估和调整。

2. 维护保养工作:加强桥梁的维护保养工作,及时清理桥梁上的积水、杂物等,防止对桥梁的结构产生影响。

定期对桥梁的防腐、涂漆等工作进行维护,保障桥梁的使用寿命和抗震能力。

桥梁抗震设计及加固技术浅析论文

桥梁抗震设计及加固技术浅析论文

桥梁抗震设计及加固技术浅析摘要:桥梁在地震灾害中获得的经验和知识是推动桥梁抗震设计的原动力。

本文根据汶川、玉树震后桥梁调查资料,结合国内外的研究成果,对桥梁抗震措施及抗震设计方法进行归纳和总结,并提出一些在设计中容易忽视的相关要点。

关键词:地震灾害;抗震设计;加固技术中图分类号: p315 文献标识码:a 文章编号:abstract: the experience and knowledge gain from earthquake disaster is the motive power of promoting the bridge seismic design. in this paper, according to the bridge survey data from wenchuan yushu earthquake, , combined with the domestic and foreign research results, on the bridge aseismatic measures and seismic design method were summed up, and some are easy to be ignored in the design of the relevant points.key words: earthquake disaster; seismic design; reinforcement technology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。

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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。

随后的1989年和1994年,美国两次受到中等强度地震(Loma Prieta地震和Northridge地震)袭击,导致了桥梁的严重破坏;1995年日本Kobe地震同样是一个中等强度的地震,造成大量高速公路、高速铁路桥隧的破坏,使经济遭受巨大损失。

如都以当时的币值为准,以上三次中等强度地震导致城市经济总损失分别为70、200、1500亿美元。

发生在抗震技术处于世界先进水平的美国和日本的这几次中等强度地震造成的严重灾害使得世界围的抗震研究人员开始反思,同时促进了抗震技术在近20年的深入发展,特别是提出更先进的概念和具体的措施。

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和Caltrans 等的资助下开展了一系列的与桥梁抗震设计规修订有关的研究工作,已经完成了多部系统的抗震技术研究报告和技术指南(ATC18、ATC32和ATC40)。

与旧规相比,新规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。

相比之下我国现行《公路工程抗震设计规》水准远落后于国外同类规。

若不进行改进,其后果必然是我国不少的桥梁工程将留下地震隐患。

我国在地震后,《铁路工程抗震规》和《公路工程抗震规》都经过专题研究,先后在1989年与1990年正式颁布了新的修改版,城市桥梁抗震设计参照此两本规执行。

但是,编制于改革开放初期的这两本规并未能充分吸收当时美国等发达的研究成果以及震害教训和经验。

我国政府部门已经认织到上述问题。

建设部、交通部和铁道部分别开展了相关抗震技术规的编修工作。

但是规编修工作只是将相对成熟的应用技术进行归纳总结和标准化,一般难以对基础性关键问题进行深入研究;同时,新规实施之前建成的桥梁,其抗震能力如何评价?如果抗震能力不足,则应如何进行抗震加固?这两个问题正是本项目需要重点攻克的基本问题。

要解决这两个基本问题就必须全方位把握桥梁抗震技术的各个方面,主要是:1、抗震设计理念。

从1970年代及之前的单一强度设计理念发展到国际上逐渐采用的基于性能的抗震设计(Performance-Based Seismic Design);2、地震动输入参数。

从过去单水平设防、一阶段设计发展到现在的多水平设防、多阶段设计,如何确定合理的地震动输入参数是结构抗震的基本问题之一;3、抗震措施。

从过去采用直观的、定性的、概念性的抗震措施发展到现在采用分析的、定量的、具体的减、隔震技术、能力保护设计、防落梁措施等;4、抗震性能评估(计算)。

从过去采用单指标的、简化的、线性评估方法发展到现在采用多指标、综合的、非线性的评估方法;5、抗震加固。

从过去在抗震加固中采用传统的结构加固技术到发展专门的抗震加固技术、从过去对局部的抗震加固发展到结合概念设计的综合加固。

因此,本项目必需完成对桥梁抗震技术的全方位研究。

为保证研究取得切实的进展,研究水平能与国际一流水平接轨、研究成果能应用于实际工程,课题组重点加强了调研工作。

通过大量收集、消化和吸收国外研究成果,课题组对数十年来国外桥梁震害的主要规律、特点进行了全面归纳总计;对欧洲、美国、日本等西方发达的相关规、标准、指南进行了系统的学习;对我国地震多发地区桥梁开展了大量的现场调查和分析。

在此基础上,课题组制定了理论分析、试验研究、软硬件系统研发等工作,取得了系统的研究成果。

主要研究工作容针对我国《公路工程抗震设计规》(JTJ004-89)颁布后建成的梁式桥,进行抗震性能评价及抗震加固技术的调研、理论分析、试验研究和依托工程实施。

项目分五个子课题进行研究,即:1、公路桥梁抗震性能评价与抗震加固技术指南2、公路桥梁抗震性能诊断检测技术与相关模型试验3、公路桥梁抗震计算与抗震性能评价方法4、公路桥梁抗震加固方法与加固材料成套技术研究5、公路桥梁抗震加固的具体实施与后评价各个专题均圆满完成了研究任务,并形成了相应的专题研究报告。

在五个研究报告的基础上形成了项目技术总报告。

“公路桥梁抗震性能评价与抗震加固技术指南”研究专题对我国地震活动概况、国外地震工程发展情况、历史破坏性地震中典型的桥梁震害以及桥梁抗震加固技术进行了整理与归纳总结;调研与分析是课题研究、编写《指南》框架的重要依据,在专题报告中,给出了34座公路桥梁的详细分析过程;《指南》也在此专题中体现,从6个方面来实现桥梁抗震性能的评价。

“公路桥梁抗震性能诊断检测技术与相关模型试验”研究专题通过对桥梁的静动力测试方法、典型墩柱构件的延性检测、梁式桥抗震性能的室模型实验技术进行研究,结合有限元分析计算,对梁式桥的抗震性能提出了合理的检测评价方法。

为公路梁式桥的抗震计算模型和抗震性能检测和评价体系提供完整、准确、可靠的技术参数。

课题组完成的主要工作是:针对梁式桥进行实地调查,建立基于有限元分析和Pushover算法的梁式桥的抗震性能鉴定体系;针对梁式桥桥墩进行了墩柱模型抗震性能的试验研究,对影响梁式桥桥墩性能的各个参数进行了试验和理论分析,为桥梁整体抗震性能的评估体系提供了可靠的关于桥墩延性性能的指标;通过对梁式桥整体抗震性能的研究,建立基于梁式桥整体抗震性能的抗震鉴定成套技术;完成了1座3跨大比例简支梁桥的地震台阵试验研究。

图1 世界首例三跨简支梁桥大比例全桥模型地震台阵试验示意图“公路桥梁抗震计算与抗震性能评价方法”研究专题结合近年结构抗震的发展趋势,针对大跨度、高墩长周期桥梁的地震动输入、分析和评价方法进行了研究,同时,为了给新的桥梁抗震设计规提供一些参考,收集了美国、欧洲、日本的相关规,对研究、设计中所关心的问题进行了对比分析,并在该研究项目中首次提出基于模态分析的Pushover方法。

桥梁抗震计算可视化智能系统(BAS)的程序编制报告、用户使用手册及程序测评报告也包含在专题报告三中。

图2 自主知识产权的桥梁抗震计算可视化智能系统(BAS)“公路桥梁抗震加固方法与加固材料成套技术研究”研究专题针对我国西部地区公路桥梁提出了推荐采用的防止落梁加固措施的加固材料、设计方法、施工工艺;提出了柱式桥墩抗震加固方法的加固材料、设计方法、施工工艺;形成了公路桥梁抗震加固方法与加固材料成套技术。

通过对国外震害资料进行查询和调研,熟悉了国外采用的抗震性能评价方法及加固措施等,并对已建桥梁进行抗震性能分析和评价,从而对已建桥梁提出加固设计意见,进行抗震加固,最后对加固后的桥梁进行后评价并提出加固方法等的改进意见。

(a) 试验总装(b) 破坏后的塑性铰图3 矩形桥墩拟静力试验照片“公路桥梁抗震加固的具体实施与后评价”研究专题完成了对本项目研究成果的应用和检验,该专题深入开展新平县石羊江桥、南涧县魏山河桥、南涧河桥等三座西部公路桥梁的抗震性能检测和抗震加固工作,为本项目研究成果的推广应用提供了典型的成功案例。

图4 桥梁抗震加固现场照片主要研究成果课题组从桥梁抗震性能检测、评价、分析方法、抗震设计、抗震加固等方面对“公路桥梁抗震性能评价及抗震加固技术研究”课题开展了系统深入的研究。

从西部公路桥梁的调研开始,大量收集、学习国外关于桥梁抗震性能评价及加固的相关资料,结合对西部已建、新建的数十座公路桥梁的抗震性能评价研究和数十个桥墩的拟静力试验及全桥的振动台阵地震模拟试验,分析研究并归纳总结了检测、分析和评价方法以及抗震设计、抗震加固的主要容和技术方法。

取得的主要研究成果包括:1、编制了《公路桥梁抗震性能评价及抗震加固技术指南》(1)收集了1966-1999年国外桥梁震害的资料,研究了震害特点及经验和教训;整理了桥梁抗震分析理论和抗震设计方法的发展历程和各种方法的适用性,并采用其中的方法对60余座简支梁桥、刚构桥、连续梁桥、连续-刚构组合梁桥进行了抗震性能评价;研究了国外成熟的、经济实用的桥梁抗震加固技术,并纳入《指南》。

(2)《指南》给出了抗震性能评价的流程,提供了分析、评价方法,并针对既有桥梁给出抗震加固时采用的具体可行的方法。

将桥梁抗震性能的评价分为一级评价和二级评价。

一级评价以宏观控制为主,根据综合评分结果划分等级;二级评价以抗震验算为主,主要是选定适合的计算、评价方法针对构件的抗弯、抗剪、稳定性等的验算,同时融入延性的概念,综合评分后进行等级划分。

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