毕业论文初稿(桥梁工程抗震设计相关问题探讨)
谈桥梁抗震设计的问题及其对策研究需要

谈桥梁抗震设计的问题及其对策研究需要摘要:由于地震是一种随机发生的自然现象,所以对桥梁结构造成的损害也是随机的。
地震的发生时间、空间以及强度上都还不能准确的预测,因此桥梁结构的抗震设计若单纯按结构的强度设防,如增大上下部结构的断面尺寸、加强各部分的联系、甚至改变结构的受力体系等可能是不经济,也是不科学的,有时甚至会产生负面的效应。
本文阐述了加强城市桥梁抗震设计的重要性,提出了桥梁的抗震设计存在的问题,探讨了关于桥梁抗震设计的对策。
关键词:桥梁抗震设计重要性问题对策与其他自然灾害不能相比的是,地震带来的损失不仅仅是财产,还有无数生命。
在最近的20 年里,全球发生了许多次地震,震级大,极具破坏性,尤其是发生在城市中,造成的生命财产损失是惨重的。
每个城市的都有个共同特点是:每个桥梁工程都受到了不同程度的损坏,切断了地震区域的交通生命线,给救灾的行动也带来了很大的困难,加重了灾区的次生灾害。
而对交通线的依赖性也越来越强。
交通线被地震破坏,直接导致生命财产和间接造成经济损失的程度变大。
地震里的桥梁工程受到破坏的后果影响着国家对其的关注性。
因此,桥梁工程的抗震研究也彰显了重要性。
一、加强城市桥梁抗震设计的重要性世界上有很多次的地震都发生在城市当中,如我国在1978 年的唐山大地震,美国1906 年的旧金山大地震、美国1964 年的阿拉斯加大地震、日本1968 年的十胜冲大地震等待。
而在地震当中,这些城市都五一例外的遭受到了重大的损失。
地震造成巨大灾害除了体现在地震导致的桥梁、建筑物倒塌等,也体现在地震导致交通设施损毁后所带来的间接损失。
在城市交通设施遭受损坏以后,大量物资难以运送进去,群众脱离危险地带的难度也在加大,因此预防作为生命线的交通设施遭到地震的严重损毁就显得非常必要,其中作为交通枢纽的城市桥梁就更是如此。
美国1971 年发生的圣费尔南多地震,虽然只有6.6 级,却摧毁了大部分的城内桥梁设施,造成的经济损失总和达到了10 亿美元;1989年洛马·普里埃塔地震,再次使城内桥梁设施全部瘫痪,造成经济损失总和达到了70 亿美元;日本阪神地震,也仅为7.2 级的中级地震,造成了城市高架桥、高速公路隧道桥、高速铁路隧道桥的坍塌,也造成了巨大的经济损失。
探讨桥梁工程抗震设计问题

探讨桥梁工程抗震设计问题摘要:为保障公路桥梁设施的完好,发挥其在抗震救灾中的作用,需对公路桥梁结构、支座、下部结构、基础的震害形式进行了分析,探讨了一些增加桥梁抗震结构的其他方法,以提高公路的抗震害能力。
分析了震害原因。
供大家参考。
关键词:桥梁震害分析抗震设计前言地震灾害瞬间造成山崩地裂,房倒屋塌,对人们的生产生活造成极大的破坏和影响,甚至威胁人民群众的生命财产安全,是世界性的自然灾害之一。
我国处于环太平洋地震带和欧亚地震带的交汇部位,地震频发,是世界上遭受地震灾害最严重的国家之一。
如2013年4月,四川雅安大地震,震中芦山县龙门乡99%以上房屋垮塌,停水停电,卫生院、住院部停止工作。
山西省地处汾渭地震带上,历史上关于大型的地震灾害也有记载,防震减灾同样不容忽视。
地震对道路桥梁的破坏相当大。
汶川地震后,由于路堤破坏,道路毁损,造成交通中断,对灾害救援工作造成了极大的困难,本文通过对汶川震后公路桥梁的震害分析,并说明了公路桥梁抗震设计的建议。
1、桥梁震害及分析在汶川地震中,桥梁震害主要有以下几种类型:1)桥梁上部结构震害,在地震中,桥梁上部结构的震害主要有以下几种类型:a.自身震害,主要是桥梁自身的钢结构发生的局部屈曲破坏。
b.移位震害(见图1),是一种破坏性地震中极为常见的震害形式,多发生在伸缩缝设置的位置,一般表现为桥梁的上部结构出现纵(横)向移位或扭转移位。
c.碰撞震害,包括相邻跨上部结构的碰撞、上部结构与桥台的碰撞以及邻梁间的碰撞等。
2)桥梁支座震害在桥梁结构中,桥梁支座本身就是抗震性能比较薄弱的一个环节。
根据国内外发生的破坏性地震桥梁震害统计表明,支座的破坏比较普遍,主要表现为:支座发生位移、锚固螺栓拔出、剪断、脱落等。
其主要原因有:支座设计中,没有充分考虑到抗震的性能要求;在施工中,支座连接与支挡等措施不足;使用的支座类型选择或是支座材料本身的缺陷等。
3)桥梁下部结构震害在地震中,桥梁下部结构的震害主要有以下几种类型:a.墩柱的弯曲破坏,是一种常见的桥梁震害形式,主要表现为墩柱混凝土开裂、剥落压溃、钢筋裸露和弯曲等,同时产生很大的塑性变形。
桥梁抗震论文设计原则论文

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【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。
桥梁抗震设计有关问题分析

桥梁抗震设计有关问题分析摘要本文介绍了桥梁的震害及特征,阐述了公路桥梁抗震设防原则及分类,提出了具体的桥梁抗震设计思路,同时,根据具体的设计实例,也对桥梁抗震设计的方法做了具体阐述。
关键词抗震设计;震害;构造设计0 引言我国地处环太平洋地震带和欧亚地震带之间,属多震国家,在抗震救灾中,公路交通是抢救人民生命、恢复生产的生命线。
为保障公路桥梁设施的完好,发挥其在抗震救灾中的作用,需对公路桥梁设计进行深入的抗震计算和研究。
结构抗震构造设计是桥梁设计中的重要环节,涵盖内容丰富,若能把地震力效应的受力计算以及概念设计综合运用到桥梁设计上,往往会得到事半功倍的效果。
1 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。
重力式桥台胸墙开裂,台体移动、下沉和转动。
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。
造成如支座锚固螺栓拔出、剪断、活动支座脱落及支座本身构造上的破坏等,并由此导致结构力传递形式的变化,进而对结构的其它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、桥墩倾斜或倒塌,支座破坏,梁体碰撞,相邻桥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重要原因。
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。
6)另外桥梁结构的震害还表现在:结构构造及连接不当所造成的破坏,桥台台后填土位移过大造成的桥台沉降,或斜度过大造成墩台承受过大的扭矩引起的破坏。
2 桥梁的抗震设计桥梁的抗震设计应分两阶段进行:1)在方案设计阶段进行抗震概念设计,选择一个较理想的抗震结构体系;2)在初步或技术设计阶段进行延性抗震设计,并根据设计思想进行抗震能力验算,必要时进行减、隔震设计提高结构的抗震能力。
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。
桥梁抗震设计探讨

桥梁抗震设计探讨摘要文章主要是通过对桥梁震害现象进行分析,阐述了桥梁抗震设计方法及设计原则,并针对桥梁抗震设计提出了的一些建议。
关键词桥梁抗震设计;方法;原则1 桥梁震害现象分析1)地基与基础破坏。
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素引起的地层水平滑移,下沉、断裂,进而导致结构物的破坏,震害较重。
基础的破坏与地基的破坏紧密相关,当结构周围的地基受到地震作用强度降低时,基础就会发生沉降或滑移,桩基础可能发生剪断、倾斜破坏,进而引起墩台倾斜、倒塌或折断。
2)桥台沉陷。
当地震作用下,由于桥台后填土与桥台并非完全固结,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,使桥台有向桥跨方向移动的趋势。
由于桥面的支撑作用,桥台将以桥台顶端为支点产生竖向旋转,从而导致基础破坏。
若桥台基础建造在液化土上,则可能引起桥台垂直沉陷,最终导致桥台因承受过大的扭矩而破坏。
3)墩柱破坏。
墩柱破坏主要包括:弯曲强度不足、弯曲延性不足、纵筋搭接区的抗弯能力以及剪切强度不足等。
墩柱的破坏往往引起连锁反应,如:落梁、整个结构的倒塌等。
4)支座破坏。
在地震力的作用下,如果上、下部结构的相对位移过大可能造成支座锚固螺栓拔出、剪断,活动支座脱落及支座本身构造上的破坏等,导致结构力传递形式的变化,进而对结构的其他部位产生不利的影响。
5)落梁破坏。
支撑连接构件失效后,上、下部结构的相对位移进一步加大,相邻梁体发生相互冲击,造成撞击破坏甚至落梁的发生。
6)节点破坏。
节点区域钢筋大量相交,连接节点在地震荷载和重力荷载的作用下处于复杂而又变化的应力状态,常导致节点区域混凝土的压碎和锚固筋的破坏。
2 桥梁抗震设计方法2.1 桥梁抗震措施1)采用隔震支座采用减、隔震支座在梁体与墩、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,采用减、隔震支座桥梁结构的梁体通过支座与墩、台相联结。
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。
桥梁工程抗震设计相关问题探讨

坏准则等。Housner 在对悬臂式单质点系统的非线性地震反
应进行分析后,将其破坏机理总结为:在形成完全的塑性反 应之前,出现某种程度的塑性应变,由此而消耗的能量自然 的构成 结构 等效 粘滞 阻尼 的一 部分; 当完 全进 入塑 性变形 后,产生塑性漂移,并在单方向发展直到倒塌发生。他认为 塑性反应阶段,保证结构不破坏的条件是让其保有足够的耗
参考文献 [1]黄文龙.探 讨桥梁工程 抗震设计问 题[J].中华 民居(下旬 刊),2014(2):290. [2] 马 建 , 孙 守 增 , 杨 琦 , 等 . 中 国 桥 梁 工 程 学 术 研 究 综 述·2014[J].中国公路学报,2014(5):1-96. [3]刘阳 .公 路桥 梁结 构抗 震设 计要 点分 析[J]. 交通 建设与 管理,2015(Z2):145-147.
尽可能与轴线垂直;第三,我们在进行选材以及确定结构的 形式的时候应该遵照以下的几个基本原则:变形能力强,质 量轻强度高,结构的整体性好,刚度和强度衰减小。单从抗 震性能优劣对材料进行划分依次为:钢结构,钢矾组合结构, 现浇钢筋矾,预制钢筋矾,预应力矾,砌体;
4 结语 地震虽然是无法控制的,但是,我们只要对抗震技术进 行深入的研究,并其运用于桥梁施工方面,进行科学的桥梁 抗震设计,从而提升桥梁的抗震能力,并严格控制工程质量, 这样才能将地震损失降到最低,保证道路运输的畅通。
混凝土工程
桥梁工程抗震设计相关问题探讨
赵志俊 陕西高速集团,陕西 西安 710038
摘 要 : 桥梁工程是现代道路施工的重要方面,桥梁工程抗震设计对于桥梁质量的提升意义重大。笔者结合自身的工作实际,
对桥梁震害及特征进行了系统的分析,指出了桥梁抗震设计的具体方法与措施,并分析了在抗震设计中的注意事项。笔者希
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。
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四川大学网络教育学院本科生(业余)毕业论文(设计)题目桥梁工程抗震设计相关问题探讨办学学院四川大学网络教育学院校外学习中心淮北工业学校专业土木工程年级2011秋指导教师学生姓名王岺学号2013年 8月 1日桥梁工程抗震设计相关问题探讨学生:王岺指导教师:闫慧群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:桥梁工程抗震破坏抗震设计Bridge engineering aseismic design related issues discussed in this paperStudent:wangling Supervisor:yanhuiqunAbstractsCurrent bridge engineering seismic research question is the hot issue, based on the analysis of bridge structures based on the main form of earthquake damage, this paper expounds the principle of bridge seismic design, finally for bridge seismic design method is analyzed, discussed the bridge seismic concept design, seismic design and retrofit of Bridges, seismic response analysis and the change of the design method and design methods of multi-stage content.……Keywords: seismic design of bridge engineering seismic damage目录第一章桥梁结构地震破坏的主要形式 (1)1.1弯曲破坏 (1)1.2剪切破坏 (1)1.3落梁破坏 (2)1.4支座损伤 (2)第二章桥梁抗震设计原则 (2)2.1场地选择 (2)2.2体系的整体性和规则性 (2)2.3提高结构和构件的强度和延性 (3)2.4能力设计原则 (3)2.5多道抗震防线 (3)第三章桥梁抗震设计方法相关问题 (3)3.1桥梁抗震概念设计 (4)3.2桥梁延性抗震设计 (4)3.3地震响应分析及设计方法 (4)3.4多阶段设计方法 (5)参考文献 (6)前言桥梁工程又是交通网络中的重中之重,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,使结构能够经济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。
第一章桥梁结构地震破坏的主要形式桥梁结构地震破坏的主要形式根据桥梁过去的地震破坏情况,除了如液化、断层等凼地基失效引起的破坏以外,混凝上桥梁最常见的破坏形式有以下四种[1]:1.1弯曲破坏。
结构在水平地震荷载作用下由于过大的变形导致混凝土保护层脱落、钢筋压屈和内部混凝土压碎、崩裂,结构失去承载能力。
整个过程可以用以下四个阶段来描述:①当弯矩达到开裂强度时,截面出现水平弯曲裂缝;②随着裂缝的发展和荷载强度的提高,受拉侧的纵筋达到屈服强度;③随着变形量的增大,混凝土保护层脱落、塑性铰范围扩大;④钢筋压屈(或拉断)和内部混凝土压碎、崩裂。
1.2剪切破坏(弯剪破坏)。
在水平地震倚戟作用下,当结构受到的剪切力超过截而剪切强度时发生剪切破坏,整个破坏过程可以用以下四个阶段来描述:①截血弯矩达到开裂强度时,截面出现水平弯曲裂缝;②随着裂缝的发展和荷载强度的提高,柱内出现斜方向的剪切裂缝;③局部剪切裂缝增大,箍筋屈服导致剪切裂缝进一步增长;④发生脆性的剪切破坏。
1.3落梁破坏。
当梁体的水平位移超过梁端支撑长度时发生落梁破坏。
落梁破坏是由于梁与桥墩(台)的相对位移过大,支座丧失约束能力后引起的一种破坏形式。
发生在桥墩之间地震相对位移过大、梁的支撑长度不够、支座破坏、梁间地震碰撞等情况。
1.4支座损伤。
上部结构的地震惯性力通过支座传到下部结构,当传递荷载超过支座设计强度时支座发生损伤、破坏。
支座损伤也是引起落梁破坏的主要原因。
对于下部结构而言,支座损伤可以避免上部结构的地震荷载传到桥墩,避免桥梁发生破坏。
第二章桥梁抗震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[2]。
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。
2.1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。
2.2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。
2.3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。
2.4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。
2.5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。
第三章桥梁抗震设计方法相关问题3.1桥梁抗震概念设计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,使结构能够经济地实现抗震设防的目标。
应当指出,强调概念设计重要,并非不重视数值计算,而是为了给抗震计算创造出有利条件,使计算分析结果更能反映地震时结构反应的实际情况。
桥梁抗震概念设计阶段的主要任务是选择良好的抗震结构体系,主要根据桥梁结构抗震设计的一般要求进行。
对于采用延性抗震概念设计的桥梁,还包括延性类型选择和塑性耗能机制选择。
3.2桥梁延性抗震设计目前延性抗震验算所采用的破坏准则主要有:强度破坏准则、变形破坏准则、能量破坏准则、基于低周疲劳特征的破坏准则以及用最大变形和滞回耗能来表达的双重指标破坏准则等。
Housner在对悬臂式单质点系统的非线性地震反应进行分析后,将其破坏机理总结为:在形成完全的塑性反应之前,出现某种程度的塑性应变,由此而消耗的能量自然的构成结构等效粘滞阻尼的一部分;当完全进入塑性变形后,产生塑性漂移,并在单方向发展直到倒塌发生。
他认为塑性反应阶段,保证结构不破坏的条件是让其保有足够的耗能能力。
3.3地震响应分析及设计方法的改变随着人们对地震动和结构动力特性理解的加深,目前已经发展了多种抗震设计理论和地震响应的分析设计方法。
从地震动的振幅、频谱和持时三要素来看,抗震设计的静力理论只考虑了高频振动振幅的最大值;反应谱理论虽考虑了振幅和频谱,但持时则始终未能得到明确的反映;动力理论不但考虑了地震动的持时,而且还考虑了地震动中反应谱不能概括的其他特性。
从组成结构抗震设计理论的四个方面内容(输入地震动、结构和构件的动力模型,一实用的地震反应分析方法,以及设计原则)来看,静力理论对四个方面都做了极大的简化,反应谱理论也做了较大的简化,而动力理论则有比较全面的考虑:动力理论的输入地震动要求给出符合场地情况的、具有概率含义的加速度时间函数,对于复杂结构要求给出三个分量及其空间相关性;结构和构件的动力模型更为接近实际,包括了非线性特性;地震反应分析方法考虑了结构反应的全过程,包括变形和能量损耗的积累;设计原则考虑到多种使用状态和安全的概率保证。
3.4多阶段设计方法随着对地震产生机理、地震动特性以及地震作用下各类结构动力特性、破坏机理、构件能力研究认识的加深以及对结构在不同发生概率地震作用下预期性能目标的不同,促使结构设计在设计原则、设防水准等各个方面进行不断改进。
由原来的单一设防水准一阶段设计逐渐改进为双水准或三水准两阶段设计、三阶段设计,以及多水准设防、多性能目标准则的基于结构性能的设计等。
但目前关于基于性能设计的含义及设计方法的具体应用还存在许多分歧和难点,要实现基于性能的抗震设计过程,目前仍需要在以下一些方面进行大量的研究:①不同场地、不同超越概率设计地震的确定;②性能目标—性能水平的定量描述,大多数情况下,性能目标的描述是借助于一些定性的术语给出的,如“倒塌”、“生命安全”、“维持一定的使用功能”、“完全保持正常使用功能”等,但用于工程设计时,工程人员需要的是可用于设计的由工程术语明确表达的性能指标,如强度、变形、延性等,而这两者之间的对应关系,目前还没有得到很好的解决,仍需进行大量的研究;③在设计和性能校核过程中,涉及需求计算与能力计算的各个方面,目前仍有许多方面值得研究,如不同设计阶段所适宜采用的分析方法和与之相协调的分析模型的建立、不同性能水平下结构构件、附属物以及整个结构体系各力学参数的定量计算等。