桥梁工程抗震设计相关问题探讨
关于桥梁工程抗震设计科学
关于桥梁工程抗震设计的科学研究内容摘要桥梁工程是交通网络的一个重要环节，因此加大对桥梁工程抗震的研究就显得尤为重要，也成为了当前的热点问题。
抗震设计就是抗震设计以及工程经验来获得基本设计原则和设计思想，从而能正确的解决结构总体方案、材料的使用，最终达到合理抗震的目的。
文章将从桥梁抗震概念设计、等几个方面进行分析，为今后桥梁设计起到科学的借鉴作用。
关键词桥梁工程抗震设计结构一、对桥梁震害的概述近几十年来，在全球发生了多次大地震，这就说明桥梁工程作为抗震防灾、危机管理系统的重要组成部分，在地震中必将受到严重的破坏。
一旦桥梁在地震中受到破坏，就会使地震产生的次生灾害进一步加重，也给灾后重建工作带来极大的困难。
桥梁是重要的社会基础设施，提高桥梁的抗震性能是减轻地震损失、加强区域安全的基本措施之一。
二、桥梁工程抗震设计原则抗震设计要求的是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，并最终达到经济的实现抗震设防的目标。
因此，就需要桥梁设计工程师们具有丰富的经验和创造力，并深入的了解对结构地震反应有重要影响的基本要素，而不仅仅是按规范的规定执行。
抗震设计在遵循的一些基本原则的基础上，还要结合着历次的桥梁震害教训和当前公认的理论认识。
（一）体系的整体性和规则性桥梁的整体设计性要好，上部结构应尽可能是连续的。
较好的整体性是结构发挥空间作用的基本条件，同时也能防止结构构件及非结构构件在地震时被震散掉落。
总之，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，以免突然出现变化。
（二）场地选择桥梁工程抗震设计所选择的场地应该考虑一个地区内的场地选择，可以根据地震危险性来具体选择一个比较安全的厂址。
此外，为了避免地震时可能发生地基失效的松软场地，必须选择坚硬场地。
（三）能力设计原则能力设计思想所强调的是强度安全度差异，也就是在不同构件和不同破坏模式之间确立不同的强度安全度。
强度及安全度之间存在着差异，因此要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。
对桥梁抗震设计的探讨
对桥梁抗震设计的探讨【摘要】本文在此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。
【关键词】桥梁；抗震；问题国家防震减灾规划（2006-2020年）指出，我国是世界上地震活动最强烈和地震灾害最严重的国家之一，我国大陆大部分地区位于地震烈度ⅵ度以上区域；50%的国土面积位于ⅶ度以上的地震高烈度区域。
桥梁是公路工程的关键部位及控制性工程。
在我国各级公路桥梁中，预制装配式桥梁（指空心板、t梁及组合箱梁）通常占全线桥梁的70%以上，因此，运用合理抗震设防理念，对装配式桥梁进行抗震设计，采取适当的抗震措施具有重要的意义。
一、桥梁破坏形式及震害原因分析1.1合理选址桥梁工程在建设施工的前期规划中需要对桥梁主体场地选择问题加以关注。
首先，合理的桥梁建设场地应以坚硬地质结构为首选，避免松软场地在地震时发生地基失效的现象。
其次，当交通运输发展实际要求桥梁工程不得不在松软场地区域建设的时候，桥梁的整体结构设计需要尽可能的提高基建整体性能，将地震造成地质结构不均匀变形的可能性降到最低。
1.2桥梁破坏形式对国内外桥梁震害的调查表明，上部结构震害主要表现为落梁移位，局部碰撞。
下部结构存在桥墩折断，混凝土剥落，系梁开裂，挡块普遍失效，桥台翼挤开裂、倾斜等震害现象。
另外，桥梁附属支座移位与变形，伸缩缝张开和挤压，护栏开裂的现象也非常普遍。
1.3桥梁震害原因分析桥梁震害是多种因素综合作用的结果，主要有：（1）地震作用对桥台和桥墩等薄弱部位的破坏.桥台是桥梁两侧岸边的支撑部分，一般是在岸边的原域填土上，用钢筋混凝土修建三角形或矩形的支台，这是地震作用的薄弱部位，因为桥台的路基高且三面临空，振动大，桥台和下面土的刚度不同，有相互作用，土体本身在地震中会产生液化，震陷破坏，桥台受地震的振动或场地砂土液化影响，填土滑移，滑移土体对桥台产生巨大推力，致使桥台发生破坏。
桥墩是支撑桥身的主要构件，其震害主要包括桥墩的断裂，剪断和裂缝，另外还有因桩柱埋入深度不够等原因遭受破坏。
桥梁施工中的抗震设施问题
桥梁施工中的抗震设施问题桥梁作为交通运输和城市发展中不可或缺的基础设施，在遭受地震等自然灾害时承受着巨大的压力和挑战。
为了确保桥梁的安全性和可靠性，抗震设施成为了桥梁施工中一个重要的议题。
本文将探讨桥梁施工中的抗震设施问题，分析其影响因素及解决方案。
一、抗震设施的重要性抗震设施对于桥梁的安全性至关重要。
地震造成的震动和地表位移会对桥梁结构产生巨大的冲击和影响。
如果没有相应的抗震设施，桥梁可能会发生倒塌、变形等严重问题，造成人员伤亡和财产损失。
因此，在桥梁施工中加强抗震设施的建设是必不可少的。
二、影响抗震设施的因素1. 地理条件：桥梁所处的地质环境和地震频率是影响抗震设施决策的重要因素。
地质条件复杂且地震频繁的地区需要设计更为严格的抗震设施。
2. 桥梁类型：不同类型的桥梁在抗震设施上的要求也有所不同。
悬索桥、斜拉桥等大跨度桥梁对抗震设施的要求更高，需要采取更多的抗震措施。
3. 施工材料：桥梁使用的材料对抗震设施的效果有很大影响。
高强度材料和柔性材料可以提供更好的抗震性能，减轻地震冲击。
4. 设计标准：各国和地区针对桥梁抗震设施制定了一系列的设计标准。
不同的设计标准可能会对抗震设施的要求有所不同，需要在实际施工中进行合理的调整。
三、解决方案1. 强化桥梁结构：在桥梁的设计和施工中，应考虑到地震的影响，采用加固措施和合理的结构设计，提高桥梁的整体抗震能力。
2. 设置防震装置：在桥梁的关键部位和连接节点处设置防震装置，如减振器、阻尼器等，以吸收地震冲击和降低桥梁的应力。
3. 加强施工质量控制：桥梁施工中的材料选择和施工质量对抗震设施至关重要。
加强施工质量控制，确保材料的质量和施工工艺的正确性。
4. 定期检测和维护：桥梁抗震设施的效果需要定期检测和维护，以确保其正常运行和有效性。
定期检查桥梁结构和抗震设施的状态，及时修复和替换受损部件。
四、结论在桥梁施工中，抗震设施的建设是确保桥梁安全可靠的关键。
地理条件、桥梁类型、施工材料和设计标准是影响抗震设施决策的重要因素。
城市桥梁抗震设计问题分析
城市桥梁抗震设计问题分析近年，随着市政基础设施建设力度加大，城市桥梁在我国发展迅速，主要形式为城市立交桥和城市高架桥。
但是，城市桥梁由于抗震设计的不足等因素，桥梁在地震中的抗破坏能力有限。
一旦发生地震，将会受到严重的破坏，造成严重的经济损失，甚至严重造成人员伤亡。
2008年的汶川地震，仅绵竹市内桥梁中有6.82%的完全毁坏，26.14%的桥梁严重破坏，27.27%的桥梁中等破坏，31.82%的桥梁轻微破坏，仅有7.95%的桥梁基本完好。
由此可见，如果城市桥梁设计中存在问题，将会在地震中不堪一击。
1、城市桥梁地震受害的类型城市桥梁在地震中各个部分受到的破坏可能是相互独立的，也可能是相互联系的。
这些破坏往往难以修复，会造成严重的经济损失，甚至会给人身安全带来威胁。
1.1桥台的震害地震发生时，桥台的震害较为常见。
除了桩基被剪切破坏，地基丧失承载力，如沙土液化等引起的桥台滑移，台身与上部结构发生碰撞引起破坏，以及桥台向后倾斜。
2008年的汶川地震中的桥台震害，就包括台身结构破坏和护坡垮塌等。
1.2桥梁墩柱的震害大量震害资料表明，桥梁下部结构中普遍采用的钢筋混凝土桥墩，其破坏形式主要为弯曲破坏和剪切破坏。
弯曲破坏是延性的，表现多为开裂，混凝土剥落压溃、钢筋裸露和弯曲等，伴随弯曲破坏还会发生很大的塑性变形；桥墩剪切破坏则是脆性的，伴随着强度和刚度的急剧下降，往往会造成墩柱以上及下部结构的倒塌。
所以震区桥墩的设计原则为“强剪弱弯”，以保证桥梁在受到地震作用时，先反生弯曲破坏，而不发生剪切破坏。
1.3支座受到地震的破坏地震发生时，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的设计强度时，支座就会被剪坏。
当支座变位超过活动支座容许值时，橋梁倾斜或支座落位，甚至引发落梁。
1.4主梁受到地震的破坏主梁在地震中的震害主要为主梁的纵向移位、横向移位及扭转移位，如果主梁的移位超出了墩、台的支承面，则会发生落梁震害；另外，主梁还可能发生碰撞震害。
桥梁工程抗震设计相关问题探讨
桥梁工程抗震设计相关问题探讨摘要：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。
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。
关键词：桥梁工程；抗震破坏；抗震设计1.桥梁结构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 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。
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。
桥梁工程中桥梁抗震设计
路桥科技169 桥梁工程中桥梁抗震设计鲍 伟（安徽省公路桥梁工程有限公司，安徽 合肥 230031）摘要：近年来，我国社会经济快速发展，桥梁工程的建设速度也不断加快。
桥梁的抗震设计也成为一个重要的话题，尤其是处于地震带的区域，更要在桥梁工程的设计时考虑好抗震设计，确保桥梁在使用过程中的安全性与可靠性，满足我国社会经济的发展需求。
基于此，本文将对桥梁工程中桥梁抗震设计进行分析。
关键词：桥梁工程；桥梁抗震设计；桥梁设计1 桥梁震害分析 在城市现代化发展进程中，城市人口形成了聚集状态，加快了区域内经济发展进程。
交通网络应用在城市命脉主体中，旨在全面提升城市抗震性能，加强桥梁抗震效果设计。
依据最近几十年实际发生的地震灾害事件，桥梁工程在地震灾害中极易遭受破坏，作为抗震防灾的关键环节。
桥梁工程在发生破坏时，将会阻断受灾区的交通线路，提升灾区救援困难，使地震引起的关联灾害持续深化，增加了救灾、灾后建设等工作的难度。
与此同时，桥梁在社会组织作为交通性基础设施，在建设时投入大量资金，极具公共性，灾后运维管理存在多重阻碍。
为此，加强桥梁抗震设计，尽可能地减少桥梁在地震中产生的损失问题，保障公共区域的基本安全。
结合往期地震中桥梁震害的具体情况，大致分为四种破坏类型：第一种桥梁工程震害为上部结构破坏，第二种为支座破坏，第三种为下部结构破坏，第四种基础结构破坏。
具体表现为：（1）会对地基产生破坏。
当地震发生后，地基是最先遭受冲击的部分，如果桥梁工程的地基土质松软，对地基的破坏力会更大。
（2）会对桥墩产生破坏。
在发生地震后，桥墩会在地震波的影响下出现偏移，这时就会剪断支座锚栓，极有可能造成桥段断裂或者桥梁坍塌。
（3）会对桥梁支座产生破坏。
当地震发生时，地震的破坏力会得到支座的阻挡与消除，虽然支座能对桥梁主体进行保护，但支座被破坏后，也会发生落梁的问题。
所以，需要做好抗震设计，降低地震产生的破坏。
2 桥梁工程中桥梁抗震设计 地震灾害所导致的桥梁垮塌、墩柱破坏、支座位移过大等震害将直接影响路网畅通甚至造成严重生命和财产损失，这引发了建设行业对抗震设计理念和设计方法的重视。
桥梁工程抗震设计相关问题探讨
设计 思 想 强调 强度 安全 度 差 异 ， 在 不 同 构件 《 性 构 件和 能 力 保 护 即 延 构件 一不 适 宜发 生 非 弹 性 变形 的构 件 统称 为能 力 保 护 构件 ）和 不 同 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 破 坏 模 式 （ 性 破 坏 和 脆 性 破 坏 模 式） 间 确 立 不 同 的 强 度 安 全 度 。 延 之 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 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 ， 发 生 不 的基 本设 计 原 则 和设 计 思 想 ， 确 地 解决 结 构 总 体 方案 、 料 使 用 和 正 材 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 细部 构 造 ， 以达 到 合理 抗 震 设 计 的 目的 。合 理 的抗 震设 计 ， 求 设计 要 梁， 强剪弱弯 ， 强节点弱构件” 的设计 思想。 多道抗震防线。 ＠ 应尽量 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 使桥 梁 成 为 具 有 多道 抵 抗 地 震 侧 向 力 的体 系 ， 在 强地 震 动 过程 中 ， 则 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 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 关 问题 ， 为今 后 桥 梁 设计 起 到 借 鉴 作 用 。 静定 结 构 优于 同种 类 型 的 静 定 结构 。 相 对 于 建筑 结 构 ， 梁 在 这 方 但 桥 １桥梁结构地震破坏的主要形式 面 可 利 用 的余 地 通 常 并 不 大 。 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 ３ 桥 梁 抗 震设 计 方 法 相 关 问题 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 … ： ３１桥 梁抗 震概 念 设 计 抗 震概 念 设计 是 指 根 据 地 震 灾 害 和 工 ． １１弯曲破坏。结构在水平地震荷载作用下 由于过大的变形导 ． 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 致混凝土保护层脱落、 钢筋压屈和 内ｇ Ｅ － 凝土压碎 、 ｒ ￣ 崩裂 ， 构失去 结 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 承载能力。 整个过程可 以用 以下四个 阶段来描述 ： 当弯矩达到开裂 ① 计， 要求设计 出来 的结构 ， 强度 、 在 刚度和延性 等指标上 有最佳 的组 强度时 ， 截面 出现水平弯 曲裂缝 ； 随着 裂缝 的发展和荷载强度的提 ② 合， 使结 构 能 够 经 济地 实现 抗 震 设 防 的 目标 。 应 当指 出 ， 调概 念 设 强 高， 受拉侧的纵筋达到屈服强度 ； 随着 变形量的增大 ， ③ 混凝土保 护 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 层脱 落、 塑性铰 范围扩大 ； 钢筋压屈（ ④ 或拉断） 内部 混凝 土压碎、 和 件 ， 计 算 分 析 结 果更 能 反 映地 震 时结 构 反 应 的 实际 情 况 。 梁抗 震 使 桥 崩裂。 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 １２ 剪 切破 坏 （ 剪破 坏 ） 水 平 地 震倚 戟 作 用 下 ， ． 弯 。在 当结 构 受 到 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 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 梁 ， 包括 延 性 类 型 选 择和 塑性 耗 能 机 制选 择 。 还 以下四个阶段来描述 ： 截血弯矩达到开裂 强度时 ， ① 截面出现水平弯
市政桥梁设计的防震设计
市政桥梁设计的防震设计全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：市政工程是指由政府主导和管理的城市基础设施建设工程，其中桥梁设计是市政工程中的一个重要领域。
随着地震频率的增加，对于市政桥梁设计的防震设计也越来越受到重视。
设计人员需要充分考虑桥梁的抗震能力，确保在地震发生时可以有效抵御震荡力，保障桥梁的安全性和稳定性。
本文将就市政桥梁设计的防震设计进行探讨。
一、抗震设计原则市政桥梁设计的抗震设计必须遵循一定的原则，以确保桥梁在地震发生时能够发挥出最大的抗震能力。
是结构的合理布局。
桥梁结构要合理布局，考虑到桥梁在地震中可能受到的横向和纵向振动力，确保结构的稳固性和抗震能力。
是材料的选择。
抗震设计需要选择抗震性能好的建筑材料，如高强度混凝土、钢结构等，以确保结构在地震中不会轻易受损。
还需要考虑桥梁的整体性能、变形能力和破坏机制等方面的问题，从而确保抗震设计能够真正发挥作用。
二、防震设计方案市政桥梁的防震设计方案是保证桥梁在地震中安全性和稳定性的关键。
针对不同类型的桥梁，设计人员需要选择合适的防震设计方案。
一般而言，包括增加结构强度、设置局部防震措施、提高桥墩和桥台的抗震能力等。
增加结构强度是一种常见的抗震设计方案，通过提高桥梁结构的强度和刚度，来抵御地震力的作用。
设置局部防震措施是指在桥梁的结构关键部位设置专门的抗震构件或装置，以增强结构的抗震性能。
而提高桥墩和桥台的抗震能力则是通过加固和加固构件来提高桥梁桥墩和桥台的抗震性能。
这些抗震设计方案的采用将有效提高桥梁抗震性能，保障其在地震中的安全性。
三、抗震设计实施市政桥梁的抗震设计实施是指设计方案从理论到实际的一系列操作。
在抗震设计实施中需要进行多方面的工作，包括抗震设计的模拟分析、实验验证、结构设计和施工监管等。
需要进行抗震设计的模拟分析，通过现代工程软件对桥梁进行模拟分析，计算结构在地震作用下的受力情况，确定合理的抗震设计方案。
需要进行实验验证，通过对抗震构件的试验和检测，验证抗震设计方案的有效性和可靠性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
桥梁工程抗震设计相关问题探讨
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。
标签：桥梁工程抗震破坏抗震设计
0 引言
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,以达到合理抗震设計的目的。
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。
1 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。
2 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。
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。
3 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。
参考文献:
[1]王青桥,韦晓,王君杰.桥梁桩基震害特点及其破坏机理[J].震灾防御技术,震灾防御技术,2009,4(2).
[2]王克海,李茜.桥梁抗震的研究进展[J].工程力学,2007,24(z2).。