桥梁抗震论文
现阶段城市桥梁抗震设计及其相关对策分析

现阶段城市桥梁抗震设计及其相关对策分析本文主要从桥梁抗震设计的重要性及常见桥梁震害出发,阐述了现阶段城市桥梁抗震设计要点,最后对桥梁可行性的防震策略进行了探究分析。
标签:道路桥梁;抗震设计;分析一、桥梁抗震设计的重要性及常见桥梁震害(一)桥梁抗震设计的重要性近年来,由于地震灾害频繁,导致我国一些受震害波及的城市建筑物结构稳定性都遭到了不同程度的影响。
与建筑结构相比,桥梁结构对地震的影响更加敏感,这是因为大部分桥梁都是静定结构或是低次超静定结构,一旦某个或是几个构件出现损坏,便会导致整体结构被破坏,这也是地震灾害来临时,桥梁比建筑结构更显脆弱的主要原因之一。
地震灾害对桥梁结构的影响具体表现为两种形式:其一,场地与结构的相对位移产生的强制变形;其二,场地自身运动导致的结构震动。
其中强制变形会对桥梁结构的安全性造成一定影响,而结构震动达到某种程度时,便会引起桥梁结构损坏或是倒塌。
为了确保桥梁结构的稳定性、安全性,必须对桥梁抗震设计予以高度重视。
(二)常见的桥梁震害一般而言,桥梁震害主要有以下类型:1、支座震害。
桥梁支座是整个桥梁结构中最薄弱的结构,由于在结构设计时未能充分考虑抗震要求、支座形式及原材料本身的缺陷、相应的构造措施不到位等,较为典型的破坏形式为支座移位、活动支座脱落等。
2、桥台震害。
当地基承载力部分丧失或完全丧失后,就会引发桥台滑移及倾斜,一旦某一端的桥台出现垮塌,便会导致边跨落梁的严重灾害。
3、墩柱震害。
其表现形式主要有延性的弯曲和脆性的剪切破坏,前者多以开裂为主,且会产生出较大程度变形;后者是造成桥梁垮塌的主要原因之一。
4、基础震害。
根据桥梁震害调查分析,地基失效是引发桥梁基础震害最主要的原因之一。
此外,桩基设计不合理、桥梁上部结构惯性力传导等也容易引起基础震害。
二、城市桥梁抗震设计要点(一)城市桥梁抗震设计原则当前道路桥梁抗震设计中主要遵循“小震不坏、中震可修、大震不倒”的原則,并关按照抗震规范主要采用三水准抗震设防目标以及两阶段设计的要求,其中,三水准设计的要求是在第一水准时,结构处于弹性工作阶段,因此可采用线弹性动力理论进行桥梁结构的地震反应分析,以满足强度要求。
桥梁抗震论文设计原则论文

桥梁抗震论文设计原则论文桥梁抗震论文设计原则论文在平时的学习、工作中,大家肯定对论文都不陌生吧,论文是进行各个学术领域研究和描述学术研究成果的一种说理文章。
相信写论文是一个让许多人都头痛的问题,以下是小编精心整理的桥梁抗震论文设计原则论文,欢迎大家借鉴与参考,希望对大家有所帮助。
【摘要】在桥梁工程设计中,桥梁存在隐患的可能性十分重要,必须从实际出发,结合当地灵活地使用各项技术指标,保证线型的均衡性、连续性和与周围环境的协调性。
加强施工质量管理外,要从桥梁设计理念、结构体系和构造的角度做好耐久性的设计,保证桥下的功能、视距和净空的要求。
现今人们对地震作用还会进一步深入研究,只从理论上进行抗震设计的方法是不可取的,桥梁工程师要从震害中总结教训,凭借经验进行概念设计在桥梁抗震设计中非常重要。
1分析桥梁震害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)墩台位移使梁体由于预留搁置长度偏小,使得桥跨纵向位移超出支座长度而引起落梁破坏;(2)支座在地震作用下由于抗剪承载力不足而破坏,导致落梁;(3)配筋设计不当,承载力不足,引起结点部位破坏;(4)墩柱失效引起落梁破坏。
2桥梁抗震设计原则2合理的抗震设计,设计出的结构要求在强度、刚度和延性等指标上有最好的组合,使结构能够经济的实现抗震设防的目标。
抗震设计尽量遵循以下基本原则:①场地选择原则: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能力设计原则:能力设计思想强调强度安全度差异,就是在不同构件和不同破坏模式间设立不同的强度安全度。
③提高结构和构件的强度和延性。
桥梁结构的地震破坏来自地震动造成的结构振动,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,同时使结构有适当的强度、刚度和延性,预防不能容忍的破坏。
桥梁设计论文隔震设计应用论文

桥梁设计论文隔震设计应用论文【摘要】随着经济的迅猛发展,交通运输越来越发达,同时对交通事业的依赖程度也越来越高。
为了更好的使桥梁隔震技术在我国广泛应用,就需要对我国的桥梁隔震装置以及它所适用的环境进行了深入的了解后,才可以因地制宜的做好桥梁隔震、抗震工作。
为我国桥梁建设提供一个更加安全的保障。
随着现代城市化的发展,桥梁已经成为了现代城市化建设中的重要基础设施,作为社会的公共性设施,与人们的生活息息相关。
桥梁作为危机管理系统的重要组成部分,也应该具备极强的抗震能力。
提高桥梁抗震能力,可以有效的减少地震后的损失以及避免意外事故的发生。
桥梁建设中的隔震设计是一种能有效减轻结构在地震中遭受损坏的设计方法。
1 桥梁隔震设计的原理以及重要性1.1桥梁隔震设计的原理隔震是抗震方式发展的一种新形式和新趋势,它的作用是通过减小而并非抵抗地震的作用来起到桥梁的保护结构不受损、桥梁的抗震能力增强的效果。
在通常的桥梁设计和施工中,提高桥梁抗震效果的方法通常是通过提高桥梁结构的整体强度和变形能力。
与之相对比,桥梁的隔震设计主要特点在于引入了柔性装置的设计,这样做就使桥梁的重要结构构件可以与水平地面运动在一定程度上的关联性减少,使重要构件在地震后不会发生破坏性的损伤,使结构的反应加速度比地面的加速度小,另外,由于采用了阻尼设计,这样阻尼就有效地将地震带来的能量得到消耗,当能量传递到桥梁上部以及隔震结构时作用力已大大减小。
1.2桥梁隔震设计的重要性。
由于自然环境的不定向性,特别是地震多发区的城市,桥梁建设中的隔震性能显得尤为重要。
因为桥梁隔震性能对地震后的地震力在各个支座间力的分布情况能够起到有效地分解和改善作用。
这样就可以使得桥梁中的基础中心区域得到有效的保护,同时,对桥梁的上部结构也起到了一定的支撑和减少破坏的作用,它对桥梁的横向刚度也起着调节作用,因为既可以对桥梁结构有所改善,又可以对桥梁的扭转平衡起到一定的控制作用。
有关桥梁抗震设计及加固技术的探讨

有关桥梁抗震设计及加固技术的探讨摘要:由于地震灾害的发生,给国家和人民带来了巨大的经济损失,因此,有必要对桥梁的抗震设计进行研究。
本文结合笔者几年的工作经验,探讨分析了桥梁抗震设计及加固技术,以提高桥梁结构的防震和抗震效果。
关键词:桥梁加固抗震设计由于我国处于地震多发地带,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。
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)若受到较大损坏,将会给后续救助工作造成极大的困难。
笔者就桥梁抗震设计及加固技术做以下探讨。
1、桥梁的震害类型分析根据地震时各个作用力的特点(见图1所示)。
大部分桥梁都会受到不同程度的破坏,分析其震害主要有以下几点:图1 地震时位移与剪力示意图(1)桥台震害:其主要表现为桥台与路基一起滑动并移向河心,桩柱式桥台的桩柱不同程度沉降、开裂、倾斜和折断等,具体见图2所示。
另外,桥头的沉降会导致翼墙损坏并开裂。
(2)桥墩震害:在地震力作用下桥墩会不同程度的倾斜、沉降、滑移、开裂、剪断和钢筋裸露扭曲。
(3)支座震害:根据以往工作经验,图2 桥台后护坡垮塌图会发现某些桥梁的支座设计并未充分考虑抗震的需求,如某些支座形式和材料上存在缺陷、在构造上连接与支挡等构造措施不足等,以致支座在地震力作用下会发生较大的变形和位移。
(4)地基与基础震害:在地震力作用下地基中的砂土会被液化,以致地基失效,基础沉降或不均匀沉降,从而导致地面较大变形,地层发生水平滑移、下层、断裂等。
地基与基础震害会使桥梁发生坍塌,给震后修复工作带来困难。
(5)梁的震害:梁的震害主要是因桥台震害、桥墩震害、支座震害等引起的,其主要表现为主梁坠落,这也是最严重的震害现象。
2、桥梁的抗震设计针对以上震害类型,特提出以下桥梁抗震设计理念见图3。
图3 桥梁抗震设计理念2.1 抗震概念设计由于地震的发生存在不确定因素和复杂因素,同时结构计算模型需要假定结果且与实际情况存在较大差异,以致“计算设计”在一定程度上较难控制结构的抗震性能。
桥梁工程课题研究论文(五篇):桥梁工程抗震设计研究现状及发展、桥梁工程过渡段不均匀沉降治理分析…

桥梁工程课题研究论文(五篇)内容提要:1、桥梁工程抗震设计研究现状及发展2、桥梁工程过渡段不均匀沉降治理分析3、桥梁工程下部结构施工要点思考4、桥梁工程常见病害及施工处理技术分析5、公路桥梁工程施工中预应力技术研究全文总字数:16822 字篇一:桥梁工程抗震设计研究现状及发展桥梁工程抗震设计研究现状及发展摘要:桥梁抗震设计是目前桥梁建设过程中重点考虑的一个环节,桥梁工程抗震设计经历了漫长的发展历程。
本文从桥梁工程抗震设计研究的现状出发,详细地对目前的桥梁工程抗震设计技术进行了探究,并进一步提出了桥梁工程抗震设计的展望,希望为桥梁工程抗震设计发展提供积极借鉴和建议。
关键词:桥梁工程;抗震设计;现状;展望随着我国经济的迅猛发展以及贸易的自由化,我国兴建了大量的高等级公路及城市高架桥等工程,目前国内桥梁设计均参考90年代制定的《公路工程抗震设计规范》,但随着科学技术的发展,以往的规范中已经出现了众多不适应桥梁设计方面的条款。
因此,我国桥梁工程抗震设计研究正在积极进行并取得了重要的成果。
若桥梁抗震做的不好,那么一旦发生地震将会产生灾难性的后果,不仅对于交通发展产生严重的影响,同时也不利于我国经济社会的安定,造成的巨大损失可能会引起经济瘫痪。
因此,我们有必要进行桥梁抗震设计的研究工作。
1桥梁工程抗震设计研究的现状1995年,日本阪神发生了大规模的地震,造成了不可估量的经济损失,因此,日本有关建筑设计技术人员对结构性抗震问题进行了深入的研究。
因此,在房屋设计或桥梁设计中,日本就十分重视结构抗震这方面,并重新编写了桥梁设计规范,以防止在发生地震时,桥梁发生倒塌现象,给人们带来生命财产损失。
与此同时美国也进行了桥梁抗震设计规范的重新编写工作,新的设计规范在设计手法、设计思想、设计程序以及设计细节方面都有了重大的突破,对于增强桥梁抗震设计的规范性意义重大。
我国也认识到了桥梁抗震设计的重要性,进行了一系列的理论和实践研究,修订了桥梁工程抗震设计规范。
桥梁抗震加固技术论文

桥梁抗震加固技术论文摘要:桥梁抗震加固技术目前在桥梁工程施工建设的过程中有着广泛的应用,对于提升桥梁的抗震性能发挥出了重要的作用。
桥梁抗震加固技术在实际的应用过程中还需要进行发展和完善,从而为我国交通设施建设和经济的发展做出更大的贡献。
引言近几十年来,我国先后经历了唐山大地震、汶川地震、青海玉树地震等一系列的大的地震灾害,经济损失和人员伤亡都十分惨重,尤其是在地震中一些公路桥梁和铁路桥梁受到了严重的破坏,给灾后救援造成了严重的障碍。
加强桥梁抗震加固技术的研究,采用合理的抗震设计和抗震构造措施,对于提升桥梁的抗震性能,更好地发挥其交通生命线的作用具有重要的现实意义,同时对于提升桥梁的使用寿命,促进我国经济的发展也具有重要的作用。
一、常用的桥梁抗震加固技术(一)桥梁结构连接杆件的维护目前在桥梁工程施工的过程中,施工方往往会比较重视桥梁施工质量的主控环节,而一桥梁支承杆件的质量与使用性能往往得不到足够的重视。
如果桥梁的上部结构与下部结构之间的支承连接件不能承受二者之间产生的相对位移,则很多可能导致连接杆件失效,进而引发桥梁坠毁等严重的灾害。
因此,在进行桥梁加固的时候,需要对桥梁的伸缩缝、支座等连接构件进行必要的维护,在当前桥梁工程施工的过程中,解决这一问题的主要方法主要是增加支承面的宽度、相邻简支梁之间设置限位结构、在接缝处设置挡块等措施来进一步提升桥梁结构的抗震性能,同时在桥梁投入使用之后需要对桥梁的支座结构进行定期维护。
(二)下部结构的加固大部分桥梁在地震中受到破坏的部位往往集中于桥梁的下部结构,因此下部结构也就成为桥梁结构加固的重点。
在对柱罩进行加固时,其主要是提升现有的钢筋混凝土桥梁的桥墩延性、抗弯以及抗剪的能力,限制塑性铰区域内的径向膨胀应变,进而进一步提升下部结构的抗震性能。
相关的实验测试表明,如果将其径向膨胀应变值控制在0.001,那么整个钢筋接头就能够固结并产生完全截面塑性抗弯能力,桥梁的抗震性能得到显著的提升;对于采用多柱结构的桥梁来说,采用填充墙是提升桥梁抗震性能的一个有效的途径。
桥梁抗震设计研究论文

桥梁抗震设计研究论文桥梁抗震设计研究论文桥梁抗震设计研究论文主要针对桥梁抗震设计要点、破坏的类型、桥梁的防震措施进行了研究。
桥梁抗震设计研究论文【1】[摘要]我国地震时常发生,震害强烈,破坏力大。
因此,对于我国的公路桥梁工程建筑来说,必须要加强防震措施,减少地震带来的损失。
我国安全防灾等相关部门要不断加强公路桥梁质量规范和设计,推进抗震措施的理论发展和实践技术,来保障人民财产在地震灾害中不受较大的损失,促进社会的和谐发展。
[关键词]桥梁抗震设计、破坏的类型、措施一、地震给桥梁带来的破坏类型(一)支座破坏根据我国对地震灾害中桥梁的调查显示112座桥梁中有53座桥梁约占47%发生了支座破坏,综合国内外十次大地震的调查报告,支座的破坏现象属于普遍现象。
支座的地震灾害主要表现为支座倾斜和剪断、自动支座的脱落和支座自身建造组成的破坏。
支座垫块被重力压碎,使得桥板不稳定,甚至造成落梁。
落梁的发生与支座破坏密切相关,支承破坏使得桥梁上部失去支撑,造成落梁事故。
当支座破坏时会使得墩-梁之间产生位移,当墩梁间的相对位移大于主梁搁置长度后,主梁将从桥墩脱落从而使得发生落梁。
(二)梁体移位造成的破坏上部梁体的移位是震害中常见的破坏,根据地震的震向而发生纵向移位、横向移位以及扭转移位。
其中伸缩缝处发生移位成为主要灾害。
地震时地势的扭曲,桥梁的梁体移位是绝对的。
如果震幅较小不会发生太大的移位,震后将换掉不能正常工作的的支座,把梁体加固后恢复原位,桥梁就还可以正常工作。
但是,如果震幅过大,造成较大移位就会导致落梁。
所以采取抗震措施减小梁体位移就显得十分重要。
就如云南地震时的有些桥梁上部结构没有落梁,发生了比较大的移位。
虽然没有出现塌落事故,但是已经成为废桥不再能够正常使用了。
(三)地基与基础破坏地基与基础的严重破坏是导致桥梁倒塌的重要原因,而且倒塌后基本无法修理。
基础与地基的紧密相连,基础的好坏直接影响着地基的稳定程度。
基础的破坏势必会引起地基的破坏,使得出现移位、倾斜、下沉、折断和屈曲失稳等现象。
桥梁结构的抗震性能研究

桥梁结构的抗震性能研究近年来,地震频繁发生,给人们的生命财产安全带来了巨大威胁。
而桥梁作为城市交通的重要组成部分,其抗震性能的研究显得尤为重要。
本文将探讨桥梁结构的抗震性能研究,从地震的原因、桥梁结构的抗震设计、抗震加固技术等方面进行讨论。
地震是由地壳运动引起的地球表面振动现象。
地壳运动主要有板块运动、地震活动、火山喷发等形式。
地震是一种自然灾害,对人类社会造成了严重的破坏。
地震的震级和震源深度是衡量地震强度的重要指标。
地震的震级通常用里氏震级表示,震级越高,地震破坏力越强。
地震的震源深度也会影响地震波的传播和破坏范围。
因此,地震的原因和特点对桥梁结构的抗震设计有着重要的指导意义。
桥梁结构的抗震设计是确保桥梁在地震中能够保持稳定和安全的关键。
抗震设计的目标是使桥梁在地震中不发生倒塌,同时尽量减小震害。
抗震设计需要考虑桥梁的结构形式、材料性能、地震荷载等因素。
常见的桥梁结构形式有梁桥、拱桥、斜拉桥等。
不同结构形式的桥梁在地震中的响应和破坏方式也有所不同。
因此,在抗震设计中,需要根据桥梁的特点选择合适的结构形式,并采取相应的抗震措施。
抗震加固技术是提高桥梁抗震性能的重要手段。
抗震加固技术主要包括增加桥梁的刚度、提高桥梁的耗能能力、增加桥梁的阻尼等措施。
增加桥梁的刚度可以减小桥梁在地震中的位移和变形,提高桥梁的耗能能力可以吸收地震能量,阻尼可以减小桥梁的振动幅度。
抗震加固技术需要根据桥梁的具体情况进行选择和设计。
目前,常用的抗震加固技术有加固横向连接、加固纵向连接、加固桥墩等。
此外,桥梁结构的抗震性能还需要进行抗震性能评估和监测。
抗震性能评估可以评估桥梁在地震中的破坏程度和安全性能,为抗震设计和加固提供依据。
抗震性能监测可以实时监测桥梁的动态响应和结构状态,及时发现问题并采取相应措施。
抗震性能评估和监测需要使用一系列的测试设备和方法,如振动台试验、地震动记录仪等。
综上所述,桥梁结构的抗震性能研究是一个复杂而重要的课题。
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桥梁抗震的研究进展摘要:路线是一种线状工程构造物,所经过的自然地理环境复杂多变,经常遭受自然灾害的破坏。
其中地震对公路工程具有极大的破坏作用,常常造成严重的交通中断。
国内外的地震灾害表明,交通网络在整个社会生命线抗震防灾系统中越来越重要。
震区桥梁的损坏坍塌,不仅阻碍当时的救援工作,而且影响灾后的救援工作。
所以对桥梁抗震应给予充分的重视。
关键词:桥梁抗震;历史;现状;展望;减震;动力响应分析;设计理论近几年来,世界各地强震不断,汶川等地震给人民的生命财产带来巨大危害。
地震使交通系统严重毁坏,地震造成的交通中断直接影响着救灾工作的进行,扩大了次生灾害损失,使生命财产遭受巨大损失。
近30 多年来,地震灾害的沉痛教训不断地警示着世人,使人们对桥梁的抗震研究工作逐渐受到重视,桥梁抗震理论及技术水平日渐提高。
简要叙述了桥梁抗震研究中概念、分析方法、设计方法、抗震设计规范、减震加固技术的历史概况和现状,并展望了今后桥梁抗震研究的发展趋势。
1 桥梁抗震研究的重要转折点尽管在1926 年,就有了第一部涉及桥梁抗震设计条款的规范——《关于公路桥梁细则草案》[1],与建筑结构的抗震研究相比,桥梁抗震研究相对滞后,但是在近30 多年来,每次惨痛的地震灾害发生后,桥梁抗震理论和技术水平都会迈上一个新的台阶。
1906 年4 月18 日San Francisco 发生7.9 级地震,这次地震是美国加州历史上破坏最严重的一次地震,对于地震工程来讲也是最有意义的地震之一,也是历史上第一次有桥梁震害记录的地震,但是,这次地震并未引起人们对桥梁抗震的关注。
1971 年2 月9 日美国发生San Fernando 地震,震源深度12.8km,仅6.7 级就显示出生命线工程破坏的严重后果,由于桥梁抗震能力不足,地震造成5 座桥梁塌落,42 座桥梁损坏。
在地震发生之前,美国一直套用建筑结构抗震设计规范,这次地震对美国桥梁抗震设计的发展是一个非常重要的转折点,十年后,也就是1981 年美国联邦公路局出版了《桥梁抗震设计指南》,经过不断的应用与修改,于1992 年纳入了美国《公路桥梁标准规范》,也就是常说的AASHTO 规范。
在1971 年San Fernando 地震后,提出了生命线工程的概念,延性抗震设计也开始被各国重视[2]。
美国Loma Prieta地震发生在1989年10月17日,太平洋夏令时间17 时04 分,震级为M7.0,此次地震的震源深度为16.5km。
地震中高速公路880 号线双层的Cypress 高架桥在地震中倒塌,SanFrancisco-Okaland 海湾大桥发生落梁,震后用于修复桥梁的费用估计约为20 亿美元。
美国学者Bertero 在总结这次地震后提出了基于性能的抗震设计理论,基于性能的抗震设计理论是抗震设计理论的一次重大变革。
1994 年1 月17 日,当地时间凌晨 4 时31 分,美国加州发生Northridge 地震,震级为M6.7,震源深度为16km。
这次地震是美国有史以来造成经济损失最为惨重的一次自然灾害,地震造成Los Angeles 市高速公路上多座桥梁严重破坏,交通运输网络被切断,也再一次警示人们交通网络中断的危害性。
1923 年9 月1 日在日本发生8.2 级的关东地震,震源深度10km。
由于地震强度大,震源浅,再加上当时东京都地区经济发达、人口密度大等因素,地震造成巨大的经济损失,这次地震也使人们意识到桥梁抗震安全的重要性。
关东地震的第二年,日本建立了最早的桥梁下部结构工程的抗震方法,1926 年日本制定并颁布了第一部与公路桥梁抗震设计有关的规范。
1964 年新澙地震后,在1972 年制定的《道路桥耐震设计指针·同解说》增加了考虑地基液化的设计内容和防止落梁的构造措施。
1995 年 1 月17 日,日本发生阪神地震,震级为M7.2,震源深度20km。
震后调查结果表明共有320 座桥梁遭到破坏,其中27 座破坏严重,这次地震使神户地区所有铁路、公路和快捷交通系统均遭受严重破坏,陆上对外交通系统几乎全部中断。
地震中最严重的是Hanshin 高架桥倒塌,三条高速公路和新干线铁路完全中断,城市生命线工程受到严重破坏。
这次地震后,日本对结构抗震的基本问题重新进行了研究,在1996 年颁布的《道路桥示方书·同解说Ⅴ耐震设计篇》中[3],重新确定了地震作用,明确了震度法、保有水平耐力法及动力反应法使用范围,改善了桥墩变形能力的计算方法和地基液化的判别方法,增加了减隔震设计等内容,这是自1980 年颁布此部规范以来的第二次修订,上一次修订是1990 年。
在我国,1966 年河北邢台地震、1970 年云南通海地震、1973 年炉霍地震1975 年海城地震及1976 年唐山大地震中交通运输严重受损,尤其唐山大地震。
1976 年7 月28 日发生的唐山大地震,震级为7.8 级,震中位置在市区东南部,震源深约11km。
地震中桥梁破坏严重,去往唐山地区的交通瘫痪,使运输物资、救援伤员遭受极大阻力[4]。
此后交通系统的抗震分析和研究得到了发展,可以说唐山地震是我国桥梁抗震设计的一个重要转折点,从此,抗震研究及设计在桥梁建设中日益受到重视。
纵观地震工程学的发展历程,在20 世纪60 年代研究进入成熟阶段,结构抗震理论的研究已经取得较大进展,1977 年我国颁布了《公路工程抗震设计规范》,此后又进行了修改,并于1989 年公布,这就是现行的《公路工程抗震设计规范》(JTJ 004-89)[5]。
《公路工程抗震设计规范》(JTJ 004-89)已经使用了近20 年,目前交通部已经要求有关单位进行修订。
1994 年国务院提出未来10 年的防震减灾目标,1998 年我国第一部规范防灾减灾工作的重要法律《中华人民共和国防震减灾法》颁布,它标志着我国防灾减灾工作已经纳入法制化管理轨道,进一步推动了我国地震工程的实际应用和发展。
2 桥梁地震反应分析的研究现状2.1 地震动输入地震发生的时间、空间和强度特征不仅随时间变化,而且具有明显的随机性,合理的确定地震动输入方式是对结构进行地震反应分析的基本问题。
目前人们对地震现象的认识水平和强震观测的技术条件,仍不能对未来地震的发生和地震波的传播做出准确的判断。
因此,在对桥梁进行地震反应分析时,对于地震动输入方式存在着较大的误差和不确定性,到目前为止,这个基本问题还未能得到很好解决。
规范常用的地震动输入的方式有地震加速度反应谱、地震动加速度时程,也就是说加速度是输入的主要方式,这种加速度反应谱在描述地面运动长周期特征方面存在不足。
我国现行《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89)[5]所采用的反应谱曲线是由动力放大系数β表示的,常称为标准反应谱,它是在对1050条国内外地震加速度记录反应谱进行统计分析的基础上,针对四类不同场地条件给出的,如图1所示。
目前,由于Pushover 方法、基于位移的抗震设计方法的发展,也开展了关于弹塑性位移反应谱的研究,来弥补加速度反应谱的缺陷。
弹塑性位移谱的建立主要是基于等延性的强度折减系数谱通过弹性位移谱间接得到。
大跨度桥梁的迅速发展,更是增加了地震动输入的复杂性,行波效应、部分相干效应、局部场地效应成为研究的焦点问题。
为了能够解决这些问题,国内外学者或研究多支承输入的反应谱法,或采用时程分析、随机振动法来处理地面运动的非一致性。
另外,地震动最不利输入方向也是地震动输入研究的一个内容。
美国AASHTO 规范[6]中规定水平地震作用按两个相互垂直方向分别输入,两个互相垂直的方向为纵桥向和横桥向,如果是弯桥,将两桥台的连线作为纵向轴线,与其垂直的轴线为横桥向,在分别计算两方向的响应后进行组合,取最不利结果。
欧洲的EUROCODE8[7]规范规定输入水平和竖向三个方向的地震作用,结构最大响应通过各个方向最大地震效应的平方和开平方后得到,也可通过规范给出的其它方式组合得到。
日本《道路桥示方书·同解说V 耐震性能篇》[3]则规定一般考虑两个正交水平地震作用;对于支承构件,要求考虑竖向地震作用;轴向土压力变化时,采用水平土压力方向和与之垂直的方向为正交方向。
我国《公路工程抗震设计规范》(JTJ 004-89)[5]规定计算地震荷载时,要求分别考虑顺桥和横桥两个方向的水平地震荷载。
对于位于基本烈度为9 度区的大跨径悬臂梁桥,还应考虑上、下两个方向竖向地震荷载和水平地震荷载的不利组合。
从目前的研究成果来看,关于最不利输入方向的标准存在三种观点:一是以能量为标准;二是以屈服面函数为确定最不利输入方向的标准[8];三是采用位移延性和滞回能分析最不利地震动输入[9]。
2.2 地震反应分析方法地震作用理论研究地震时地面运动对结构物产生的动态效应,结构的地震反应取决于地震动和结构动力特性两个方面,因此,地震反应分析方法的发展是随着人们对这两方面的认识逐渐深入而提高的。
桥梁结构地震分析方法也随着地震灾害的不断发生经历了从静力法到动力法(包括反应谱方法和时程分析方法)的演变过程。
目前世界各国的桥梁抗震设计规范中采用确定性分析方法,主要有静力法、反应谱法、时程分析法和非线性静力分析法,其中前两种方法是主要的分析方法,时程分析法是一种辅助校核方法,而非线性静力分析法则用于确定桥梁结构的破坏机制和抗震能力的评估。
此外,概率性分析方法的理论研究较多,但不能得到数值结果,这种方法目前无法在工程中应用,近年来,虚拟激励法发展起来,并已经构成了一个比较完善的系统。
虚拟激励法将平稳随机响应分析转化成为简谐响应分析,将非平稳随机响应分析转化为确定性时间历程分析,从而采用确定性分析方法实现随机振动的求解。
2.3 地基与结构的相互作用土与结构相互作用的研究以1936 年基础振动问题的Reissner理论的提出为起点经历了基本理论准备阶段、计算方法研究阶段和深化阶段,发展至今成为研究的活跃领域。
但是,土体的复杂性、离散性给该领域的研究带来很大的困难,制约了研究成果在工程中的应用。
土与结构的相互作用可能放大结构响应,产生不利影响,也可能降低结构响应,这就使该问题的研究具有双重意义:一是,结构在遭遇地震时的安全性;二是,结构设计的经济性。
研究内容归纳为:自由场地的地震反应、基础地震响应、土与结构相互作用的计算模型及分析方法的研究。
土体响应分析方法有一维分析方法、二维分析方法和三维分析方法,见表1。
目前土与结构相互作用的分析方法主要有直接法、子结构法和集中参数法。
直接法是将结力放大系数动/β构、基础和土体作为一个整体进行研究,可以真实地模拟结构和地基介质的力学性质、复杂的几何形状和荷载的任意性,直接法通常采用数值法或半解析数值法求解,最常用的计算方法是有限元法、边界元法与无限元法。