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

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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。
公路桥梁的抗震设计论文

公路桥梁的抗震设计论文公路桥梁是连接道路的重要交通设施,其抗震设计对于确保交通安全至关重要。
本文将讨论公路桥梁抗震设计的相关问题。
首先,公路桥梁的抗震设计需要考虑地震荷载。
地震荷载是指地震时由于地震波作用在桥梁结构上的荷载。
地震荷载包括垂直向荷载和水平向荷载两个方面。
垂直向荷载是桥梁结构自重和交通载荷等引起的,而水平向荷载则是地震波作用在桥梁上所引起的。
为了确保桥梁在地震发生时的安全性,需要根据地震波的频率、幅值和方向等参数进行地震荷载计算。
其次,公路桥梁的抗震设计需要选择合适的地震设计标准。
目前国内外常用的地震设计标准有我国《公路桥梁抗震设计规范》、美国《公路桥梁设计规范》、欧洲《公路桥梁抗震设计规范》等。
这些标准在地震荷载计算、结构抗震设计和地震性能评估等方面都有详细的规定和要求,设计者可以根据具体情况选择合适的标准进行设计。
然后,公路桥梁的抗震设计需要考虑桥梁结构的抗震性能。
桥梁结构的抗震性能主要体现在结构的刚度、强度和耗能能力等方面。
刚度是指桥梁结构抵抗变形的能力,强度是指桥梁结构抵抗变形引起的破坏的能力,耗能能力是指桥梁结构吸收和分散地震能量的能力。
为了提高桥梁结构的抗震性能,可以采用增大截面尺寸、增加钢筋强度和配置耗能器等措施。
最后,公路桥梁的抗震设计还需要进行结构的抗震分析和设计。
抗震分析主要是通过数学方法和计算机模拟等手段,对桥梁结构在地震荷载作用下的受力性能进行研究。
抗震设计则是根据抗震分析的结果,确定桥梁结构的截面尺寸、材料参数和受力形式等设计要素。
总之,公路桥梁的抗震设计是确保公路桥梁正常运行的重要措施。
通过合理选择地震设计标准、进行地震荷载计算、提高结构抗震性能和进行抗震分析和设计等措施,可以有效提高公路桥梁的抗震能力,确保公路交通的安全性和畅通性。
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。
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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桥梁延性抗震与减隔震分析地震一直是危害人类的重大自然灾害之一,尤其是最近几十年,全球发生了许多次大地震,给人类带来了巨大的灾难。
其中受害最大的就是我国,1920年宁夏海原地震死亡23.4万人,1976年唐山大地震直接经济损失超过100亿人民币,24.2万人死亡,2008年汶川地震8万多人死亡。
这几次地震灾害的共同特点是:由于桥梁工程遭到严重破坏,切断了灾区交通生命线,造成灾区救援工作难以进行,使次生灾害加重,导致了巨大的经济损失。
随着现代城市人口的大量聚集和经济的高速发展,对交通的依赖加强。
几次地震一再显示桥梁工程抗震研究的重要性。
1. 桥梁震害分析调查与分析桥梁的震害及其产生的原因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) 支座连接部位的震害: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) 下部结构和基础的震害: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。
2. 桥梁的抗震设计原则桥梁结构的地震反应分析应以地震场地运动为依据。
目前确定性的地震反应分析方法有静力法,动力反应谱法和动态时程分析法。
静力法假定结构与地震动具有相同的振动,把结构在地面运动加速度作用下产生的惯性力视为静力作用于结构物上做抗震计算。
动力反应谱法也是采用“地震荷载”的概念,从地震动出发求结构的最大地震反应,但同时考虑了地面运动和结构的动力特性,比静力法有很大进步。
反应谱法概念简单,计算方便,可用较少的计算量获得结构的最大反应值。
目前大多数分析软件都能很好的处理反应谱计算的问题。
但是反应谱只是弹性范围内的概念,当结构在强烈地震下进入塑性工作阶段时即不能直接应用。
同时,地震作用是一个时间过程,但反应谱方法只能得到最大反应,不能反映结构在地震动过程中的经历。
而且针对大跨桥梁不能忽视的行波效应和多点激振都不能很好的考虑。
故大跨度桥梁的方案设计阶段,可以应用反应谱方法进行抗震概念设计以选择一个较好的抗震体系,在加以修正。
动态时程分析法从选定合适的地震动输入(地震动加速度时程)出发,采用多节点多自由度的结构有限元动力计算模型建立的地震动方程,然后采用逐步积分法对方程进行求解,计算地震过程中每一瞬时结构的位移,速度和加速度反应,从而分析出结构在地震作用下弹性和非弹性阶段的内力变化以及构件逐步开裂,损坏直至倒塌的全过程。
动态时程分析法可以使桥梁的抗震设计从单一的强度保证转入强度,变形(延性)的双重保证,同时使我们更清楚了解结构地震动力破坏的机理。
此外还有功率谱法,Push-over分析方法等,这些分析方法也日益引起人们的重视。
3.桥梁的抗震设计原则(1). 场地、地基和基础的选择选择桥址时,应根据工程需要,掌握地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料做出综合分析。
避免地震时可能发生地基失效的松软场地,选择坚硬场地。
基岩、坚实的碎石类地基、硬粘土地基是理想的桥址场地;饱和松散粉细砂、人工填土和极软的粘土地基或不稳定的坡地都是危险地区。
在地基稳定的条件下,还可以考虑结构与地基的振动特性,力求避免共振影响;在软弱地基上,设计时要注意基础的整体性,以防止地震引起动态和永久的不均匀变形。
(2). 桥梁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。
整体性可防止结构构件及非结构构件在地震时被振散掉落,同时它也是结构发挥空间作用的基本条件。
无论是在平面或立面上,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). 提高结构与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,以防止不能忍受的破坏。
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。
由于地震动是周期反复作用的运动,还要注意周期反复变形下结构和构件的刚度与强度的退化效应。
(4). 能力设计原则常采用“强柱弱梁,强剪弱弯,强节点弱构件”的设计思想,这种思想即能力设计原则的具体体现。
(5). 多道抗震设防在建筑结构中,框架剪力墙结构,剪力墙是第一道抗震防线,框架是第二道抗震防线,二者变形相协调,抗力相互补,形成一种优良的抗震体系。
在桥梁设计中应力图使桥梁具有多道抵抗地震侧向力的体系,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承结构,避免倒塌。
因此,超静定结构优于同种类型的静定结构。
桥梁抗震设计总结起来就是从强度和延性等方面来确保桥梁具有足够的抗震能力。
抗力设计是基础,延性设计是保证,地震的随机性和不可预见性就要求我们在设计中更多的去考虑延性和减隔震。
合理的应用概念设计来保证安全性。
4.延性抗震和减隔震(1)延性抗震所谓延性是指构件或结构具有承载能力不降低或基本不降低的塑性变形能力的一种性能,一般用延性比指标来衡量。
延性抗震不同与强度理论的是它通过选定结构部位的塑性变形来抵抗地震作用,塑性作用一方面通过塑性变形来耗散地震能量,另一方面塑性铰的出现使结构周期延长,从而减小地震产生的惯性力。
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,基于低周期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。
强度破坏准则应用比较广泛,随着抗震研究的发展,人们逐步认识到强度条件并不能恰当的估价结构的抗震能力。
这是由于结构在强烈地震中往往会进入弹塑性阶段。
这时结构的塑性变形消耗输入的地震能量。
结构的自振周期也会随塑性变形的扩展而变长!从而改变地震反应的特性;结构是否破坏将取决于塑性变形的大小或塑性消耗的能量,而不是或不完全是取决于结构的强度。
抗震设防标准总结起来“小震不坏,中震可修,大震不倒”。
这些标准意味着在遭遇到多遇地震时结构应该处于弹性状态。
在遭遇到中等程度地震时,结构应该处于弹塑性状态,但非弹性变形应该发生在结构的选定部位(塑性铰)。
当遭遇强烈地震时,结构可以经历较大非弹性变形并且出现一定程度的损伤,但结构的变形不应该危机生命和造成结构丧失整体性。
对中等程度和强烈地震,规范推荐的设计地震作用的大小取决于结构的重要性、结构的延性以及允许多大程度的损伤。
延性抗震理论包括两个内容:(1)在结构不发生大的破坏和丧失稳定性的前提下,提高构件的滞回耗能能力。
(2)在结构遭遇罕遇地震时,允许结构上选定部位出现塑性铰,以达到改变结构动力特性,减小地震影响的目的。
桥梁延性抗震设计的两个阶段:(1)对预期会出现塑性铰的部位进行详细的配筋设计(2)对整个桥梁结构进行抗震能力分析验算,确保其抗震安全性。
影响延性的因素和延性抗震措施:材料钢材是延性很好的材料,砖石砌体的延性则很差,钢筋混凝土介于二者之间。
组合结构的出现可以弥补现在桥梁结构延性设计的不足。
如型钢混凝土结构,钢骨混凝土等,其承载力可以高于同样外形的钢筋混凝土一倍以上,具有较好的抗剪能力,延性比明显高于钢筋混凝土结构;滞回曲线较为饱满,耗散能力有显著提高,从而呈现出良好的抗震性能。
能够隔离、吸收和耗散地震能量,减小桥梁结构的地震反应,使桥梁的变形限制在弹性范围,避免由于产生塑性变形而造成累积损伤破坏和永久残余变形,这大大提高了桥梁结构的安全度;同时可以节约材料,降低造价。
构件的受力状态受弯构件梁的延性较大,而压弯构件柱的延性较小,桁架中压杆延性较差,尤其在钢结构中,很多有限元分析软件在考虑杆件受压是就认为其退出工作。
所以在延性设计中一定要考虑构件的受力状态,合理的控制轴压比对结构的延性有巨大的作用。
构件形式同是压弯构件,细长杆件延性比粗短杆件好。
在桥梁桥墩设计中,对于粗大的柱可以分成几个长细比较大的柱,通过类似连梁的构件连接成整体。
这样不仅不会改变结构的强度而且能极大的提高柱子的延性。
这种方式逐渐被应用到实际的工程中。
构件的破坏形态钢筋混凝土构件的破坏形态对延性影响很大,适筋梁及大偏压柱的受弯破坏时延性较好(钢筋先屈服,混凝土后压坏),剪切破坏延性较小。
斜破坏是突发的脆性破坏。
在桥梁尤其是桥墩设计中要绝对避免。
构件延性会直接影响结构的延性,有破坏形式的好坏可知构件不能过早剪坏。
对于桥梁结构,上部结构的设计主要受恒载、活载和温度等而不是受地震作用的控制。
由于地震力仅仅对柱、墩和基础这些下部结构施加巨大的应力,所以柱、墩和基础是设计的主要部位。
在结构的能力设计中,桥梁下部设计地震惯性力可以小于由地震所产生的弹性惯性力,从而使下部结构形成塑性铰并消耗掉一部分地震能量,桥梁的其他部分提供足够的强度保证所选定的能量耗散机制能在地震中形成。
所以利用桥墩延性抗震是当前桥梁抗震设计中常用的方法。
桥墩延性抗震是将桥墩某些部位设计的具有足够的延性,以使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、耗散地震能量。