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1、试析桥梁构造抗震设计与设防措施试析桥梁构造抗震设计与设防措施 摘要：随着我国科学技术的开展，桥梁构造设计技术也得到了迅速的提高，但是其抗震设计与防范措施还存在着诸多缺乏之处，有待专业人士的探究与改良，本文主要探讨桥梁构造抗震设计与防范措施，以供同行参考。 关键词：桥梁构造 桥梁震害 抗震设计设防措施 中图分类号：K928文献标识码： A 前言 当前，随着我国经济的快速开展，公路工程的规模在不断地扩大，而桥梁是公路工程的关键节点。而我国是一个地震灾害发生率较高的国家，地震对桥梁的破坏一方面同建造桥梁所处的地形、地质有关，另一方面也与桥梁自身构造类型相关。以下，本文就对桥梁构造抗震设计的相关方面，
2、即桥梁震害综述、我国抗震设防标准解析，桥梁抗震设计中应注意的问题以及桥梁构造抗震设防措施进展了简要阐述，旨在为桥梁设计工作人员提供参考。 1、桥梁构造抗震概述 1.1 桥梁构造的构造及类型 桥梁构造一般分为上部构造分为桥身、桥面与必要的连接构造与下部构造分为桥墩、桥台、支座与根底，支撑桥身的承重构件是桥墩，主要承受竖向恒载，桥身是承受车辆行人荷载的主要构件，活动支座允许梁伸缩与转动变形，固定支座允许转动但不允许伸缩。桥梁构造类型分为梁桥、拱式桥、悬索桥、斜拉桥、钢构桥。 1.2 桥梁构造的震害及原因分析 桥梁构造震害主要有两种形式：一是场地运动引起的桥梁构造振动，二是场地相对位移产生的强制变形
3、。第一种形式通过惯性力的形式把地震作用施加在桥梁构造上，第二种形式是通过支点强制变形产生的超静定内力或过大的相对变形影响桥梁构造的地震平安性。在地震的作用下桥梁会造到不同程度的破坏，如桥台桥墩倾斜开裂、支座锚栓剪断或拉长甚至桥台桥墩滑移、落梁倒塌。而地震中桥梁破坏有各种形式，以下为几种具有代表性的破坏形式。正确认识桥梁构造震害的产生原因是做好桥梁抗震设计的根本前提，也是抗震设计与构造发挥作用的重要保障。就目前掌握的国内外的地震相关资料来看，公路桥梁的震害表现形式主要有以下几种：首先，地震发生后对梁式桥梁会产生较大的位移，并在位移的过程中对桥梁上部构造的各个节点造成危害。继而形成因节点承载力与角
4、度发生变化所导致的桥梁梁体的相互撞击。于是，引起桥梁的整体形状发生突变，通常表现为桥梁的整体隆起。其次，在地震过程中，公路桥梁的地基周围的土质发生液化，致使桥梁发生位移，于是桥梁构造受到位移的影响引发落梁现象再次，在桥梁的设计与施工过程中，没有充分的考虑支座的抗震功能，于是当地震发生后，桥梁支座因无法承受地震所导致的位移而产生构造破裂，从而影响了其他桥梁上部构造的抗震效果。其四，对于桥梁下半部构造的抗震设计的缺乏，而导致的字地震过程中出现的各种开裂、变形与失效现象,也会严重的影响桥梁的整体抗震能力。最后，地基周围土质过于松软导致了地震发生后桥梁迅速的发生滑移，从而导致了整体构造遭到破坏。 1.
5、3 桥墩弯曲破坏 弯曲破坏的定义就是指构造的弯曲承载力比构造剪切承载力要低，构造承载能力由抗弯性能起控制作用的破坏形式。因为这种破坏发生后桥墩的塑性变形吸收地震能量与刚度下降能够减轻地震作用的强度，所以，这种破坏通常可以防止桥梁在地震中发生倒塌破坏。 1.4 桥墩剪切破坏 剪切破坏指的是构造弯曲承载能力高于剪切承载能力，构造的承载力完全由剪切强度控制的破坏形式。发生地震时，剪切破坏是导致桥梁遭受严重破坏的主要形式，这种破坏比拟常见。 1.5 支座破坏 支座破坏是桥梁上部构造遭受破坏的最常见的一种破坏形式，这种破坏形式也是引起落梁破坏的主要原因，但是支座损伤可以防止上部构造的地震影响传到桥墩，使
6、桥墩免遭破坏。 1.6 落梁破坏 落梁破坏指的是无约束活动节点处的位移过大使得桥跨在纵向的相对位移要比支座长度长，从而引起桥梁破坏。这种破坏在高墩柱的多跨连续梁中经常发生，这是因为梁与桥墩的相对位移过大，支座丧失约束能力后就会引起破坏。 2、桥梁构造抗震设计的思想与原那么 2.1 桥梁构造抗震设计的思想 抗震设防的目标是“小震不坏,中震可修,大震不倒,即按多遇地震、设计地震、罕遇地震对桥梁进展多水准设防。具体来讲,就是在设计基准期内,当发生多遇地震(小震)时,构造处于弹性工作阶段,应保证不损坏或轻微损坏,能够保持其正常使用;在发生设计地震(中震)时,构造整体进入非弹性工作阶段,可能损坏,经修补
7、,能尽早恢复其正常使用;在发生罕遇地震(大震)时,构造进入弹塑性工作阶段,可能产生较大破坏,但不出现整体倒塌,经抢修后可限速通车。一般情况下,抗震设计按“地震动峰值加速度与“地震动反响谱特征周期进展抗震验算,并按“抗震设防烈度要求采取相应的抗震措施。 2.2 桥梁抗震设计要点 对于易发生地震灾害的地区的桥梁建立，或者是地震强度级别较高的地区的公路桥梁建立，工程人员要在认真分析桥梁构造与自身抗震特点的根底上，有针对性的加强桥梁的抗震设计。一般来讲，有如下根本设计原那么：首先，要尽量将桥梁的整体重心下移，通过提高桥梁稳定性的方式增强其抗震效果。其次，对于桥梁的高度要做好适当的控制，以免过高的桥梁构
8、造在地震中发生振动，影响下部构造的刚度。再次，应该做好地基的加固处理，防止地基在地震发生后的大幅度位移导致的桥梁整体抗震能力减弱。桥梁的对称位置与构造应该具有大致一样的刚度，因为实践证明构造简单与对称的桥梁较不等跨桥梁的抗震效果更好。尤其是对于长度较长的桥梁，这种差距就更为明显。所以，对于没有特殊要求的桥梁，我们应该尽量采取对称型的小跨径的桥梁。 2.3 中日抗震设计标准的比拟分析 2021 年8 月我国交通运输部发布了公路桥梁抗震设计细那么，但有一些规定的可操作性不是很强，同时公布了?公路桥梁抗震设计细那么?，这是以行业推荐性标准的形式发布，与通用设计标准等其他桥规的地位之间还有一定的不同。
9、1996年日本对桥梁构造抗震标准进展了更新，对罕遇地震作用增加了内陆直下型地震，地震最大强度达1.5 g-2.0 g, 再次强化了弹塑性数值计算的地位。2002 年日本对抗震设计的一些具体要求进展了进一步的细化。 3、桥梁构造抗震设计 桥梁构造的抗震计算的地震力理论经历了三个阶段：静力法、反响谱理论、动态时程分析法。地震力理论又叫做地震作用理论，它是研究地震时地面运动对构造物产生的动态效应。我国桥梁的抗震设计正在向着弹性设计、弹塑性设计并存的方向开展。以下为桥梁抗震设计的各种理论。 3.1 静力法 早在1899 年，日本大房森吉就提出了静力法的概念，这种方法假设构造物的各个局部与地震动具有一样
10、的震动，这时构造物上只作用在地面上的运动加速度乘上构造物质量所产生的惯性力，这种惯性力视作静力作用于构造物作抗震计算。 3.2 反响谱法 反响谱指的是在某一给定的地震动作用下，单自由度体系反映的最大绝对值与自振周期、阻尼比之间的关系。反响谱法也有自身的缺陷：只适应于弹性分析；只能得到最大反响；多阵型反响谱法存在振型组合的问题。 3.3 其他抗震设计法 20 世纪50 年代随机振动方法被人们广泛认为是一种较为先进合理的方法，在此提出了虚拟鼓励法，成为有效利用随机振动方法的实践依据。1975 年一种简单实用又比拟可靠的抗震设计方法- 静力弹塑性分析方法Pushover 分析方法被Freeman 等
11、提出，20 世纪90 年代以后，这种分析方法引起了地震工程界的关注。 4、桥梁抗震设防措施 一个是概念设计、一个是构造细节设计。需要注意的是,这两个东西其实与具体的抗震计算关系不大,计算只是辅助手段,只是验证概念与细节的合理性。所以设计师需要的是对桥梁抗震设计根本概念与原理的深刻理解。构造细节措施那么包括一些根本的抗震措施,比方支座的选择、挡块的设置等等,还包括构件细节的构造措施、比方墩的箍筋配置、节点配筋构造。国内外桥梁抗震研究人员一直都在研究桥梁的合理构造措施,合理的构造措施可以提高整体的延性及滞回耗能能力。 抗震设计的理念应该贯穿在整个桥梁构造的设计过程中，从设计方案选择上注重桥梁的抗震
12、性能， 通过反复的实验与推敲来确定桥梁设计的方案。实用的抗震方法，是通过增加桥梁构造的柔性来延长构造的自振周期，这样，一来可以增加构造的阻尼并减小地震载荷，二来可以减小地震所引起的桥梁构造的反响， 实质就是减小地震的危害。目前来说，比拟有效与容易实现的提高桥梁的抗震性能的方法是采用桥梁延性控制方法 桥梁的延性是实现桥梁构造抗震性能设计的一个重要手段。桥梁的延性反映了桥梁构造或材料在强度没有明显降低的情况下的非弹性变形能力。桥梁的延性可以用构件截面的曲率延性系数来表示。当允许出现塑性铰时，各国标准都要求塑性铰要设计在方便检修的位置。 桥墩的延性是抗震设计中可以加以利用的特点，由于桥墩自身所具备的
13、延性，将这一性质加强，在强震时，这些部位所形成的稳定延性塑性铰可以产生弹塑性变形，这样变形将延长构造的周期，并同时耗散地震的能量。利用桥墩自身加强的延性，将地震力通过限度内的塑性变形渐渐分散，是在桥梁构造设计中比拟容易实现的抗震方法之一。延性的抗震设计，需要根据弹性反响来计算塑性变形的程度，然后根据抗震等级进展修正，尽可能提高桥梁构造的抗震载荷。在桥梁的抗震设计标准中，综合影响系数是用来反映塑性变形程度， 所以根据综合系数可以确定桥梁的抗震能力。 美国caltrans标准早在20世纪 70年代就引入了关于桥梁抗震要考虑延性设计的影响,其目的是通过对桥梁构造细部的规定将强震下的非弹性变形限制于桥
14、柱与墙式墩的塑性区域。 根据每座桥梁的延性的不同，ATC-32 建议将桥梁构造分为四种类型，即充分延性构造、有限延性构造、弹性构造、有保护系统的构造。 完毕语 地震的发生危害巨大且难以预测,我们要把握工程质量,增加建筑物抗震性能,提高防震防灾的意识,把工夫做在平时,防患于未然,切不可抱有幸运心理,只有这样才能在遇到突发地震时减少人员伤亡,降低经济社会损失。 参考文献： 1 雷建胜.浅谈桥梁的抗震设计J.铁道建筑技术,2021(S1):145-146. 2 杨会兵.构造抗震在桥梁构造中的应用J.山西建筑,2021,34(11):308-309. 3 谭 文.浅谈桥梁抗震设计中应注意的几个问题J.山西建筑,2021,34(5):124-126. 4赵国辉,刘健新.汶川地震桥梁震定分析及抗震设计启示J.震灾防御技术,2021,3(4):363-369. 5吉随旺,唐永建,胡德贵,汪军,陶双江.四川省汶川地震灾区干线公路典型震害特征分析J.岩石力学与工程学报,2021,28(6)：1250-1260. 6王东升,郭恩栋,柳春光,翟桐.钢筋混凝土圆形截面柱式桥墩抗震性能评价J.世界地震工程,2001,1.-最新【精品】范文 第 6 页