淺析橋梁抗震設(shè)計分析

1、<p>　　淺析橋梁抗震設(shè)計分析</p><p>　　摘要：地震作為一種破壞力巨大又難以預(yù)料的自然災(zāi)害，其強(qiáng)震的發(fā)生往往會帶來巨大的生命財產(chǎn)損失?，F(xiàn)在許多橋梁結(jié)構(gòu)在地震作用下的破壞已經(jīng)暴露出現(xiàn)行抗震設(shè)計規(guī)范的不足，要想對結(jié)構(gòu)的抗震性能作出一個比較準(zhǔn)確的了解就需要新的觀念和新的方法[]。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：橋梁 抗震 設(shè)計 </p><p>　　

2、中圖分類號： TU997文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A </p><p>　　一、橋梁的抗震設(shè)計原理 </p><p>　　目前橋梁的抗震設(shè)計計算原理是建立在一定假設(shè)條件基礎(chǔ)上的，盡管分析的手段不斷的在提高，分析的理論不斷的在完善，但由于地震作用的復(fù)雜性，地基影響的復(fù)雜性以及橋梁結(jié)構(gòu)體系本身的復(fù)雜性，可能會導(dǎo)致理論計算分析和實際情況相差很大?，F(xiàn)常見的橋梁抗震設(shè)計方法有：設(shè)計靜力法、反應(yīng)譜法和動態(tài)時程分析

3、法。下面就分別對應(yīng)不同的假設(shè)條件和設(shè)計原理做一探討。 </p><p><b>　　（一）靜力法 </b></p><p>　　靜力法把地震加速度看作是橋梁結(jié)構(gòu)破壞的惟一因素，忽略了結(jié)構(gòu)本身動力特性對結(jié)構(gòu)反應(yīng)的影響，應(yīng)用存在較大局限性[ </p><p>　　]。事實上只有絕對剛性的物體才能認(rèn)為在振動過程中各個部分與地震動具有相同的振動，所以只

4、對剛度很大的結(jié)構(gòu)例如重力橋墩、橋臺等結(jié)構(gòu)適用靜力法近似計算。 </p><p><b>　?。ǘ┓磻?yīng)譜法 </b></p><p>　　反應(yīng)譜方法是目前我國公路及鐵路橋梁采用的重要方法。其思路是對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行動力特性分析，對各主振動應(yīng)用譜曲線作某強(qiáng)震記錄的最大地震反應(yīng)計算，最后一般通過統(tǒng)計理論對各主振型最大反應(yīng)值進(jìn)行組合，近似求得結(jié)構(gòu)的整體最大反應(yīng)值。 </p

5、><p>　?。ㄈ﹦討B(tài)時程分析法 </p><p>　　動態(tài)時程分析法是上世紀(jì)60年代以后伴隨有限元法、計算機(jī)技術(shù)兩方面的發(fā)展而出現(xiàn)的。該法把大型橋梁結(jié)構(gòu)離散成多節(jié)點、多自由度的結(jié)構(gòu)有限元動力計算模型，將地震強(qiáng)迫振動的激振直接輸入，借助計算機(jī)逐步積分求解結(jié)構(gòu)反應(yīng)時程。 </p><p>　　二、橋梁抗震設(shè)計原則&#160;&#160; </p&g

6、t;<p>　　合理的抗震設(shè)計，要求設(shè)計出來的結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度、剛度和延性等指標(biāo)上有最佳的組合，使結(jié)構(gòu)能夠經(jīng)濟(jì)的實現(xiàn)抗震設(shè)防的目標(biāo)。要達(dá)到這個要求，就需要設(shè)計工程師深入了解對結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)有重要影響的基本因素，并具有豐富的經(jīng)驗和創(chuàng)造力，而不僅僅是按規(guī)范的規(guī)定執(zhí)行[]。以下為抗震設(shè)計應(yīng)盡可能遵循的一些基本原則，這些原則基于歷次的橋梁震害教訓(xùn)和當(dāng)前公認(rèn)的理論認(rèn)識。&#160;&#160; </p><

7、;p><b>　　1場地選擇 </b></p><p>　　除了根據(jù)地震危險性分析盡可能選擇比較安全的廠址之外，還要考慮一個地區(qū)內(nèi)的場地選擇。選擇的原則是：避免地震時可能發(fā)生地基失效的松軟場地，選擇堅硬場地。&#160; </p><p>　　2體系的整體性和規(guī)則性 </p><p>　　橋梁的整體性要好，上部結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能是連續(xù)的

8、。較好的整體性可防止結(jié)構(gòu)構(gòu)件及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地震時被震散掉落，同時它也是結(jié)構(gòu)發(fā)揮空間作用的基本條件。無論是在平面還是在立面上，結(jié)構(gòu)的布置都要力求使幾何尺寸、質(zhì)量和剛度均勻，對稱、規(guī)整，避免突然變化。&#160; </p><p>　　3提高結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的強(qiáng)度和延性 </p><p>　　橋梁結(jié)構(gòu)的地震破壞源于地震動引起的結(jié)構(gòu)振動，因此抗震設(shè)計要力圖使從地基傳入結(jié)構(gòu)的振動能量為最小，并使

9、結(jié)構(gòu)具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度、剛度和延性，以防止不能容忍的破壞。在不增加重量、不改變剛度的前提下，提高總體強(qiáng)度和延性是兩個有效的抗震途徑。剛度的選擇有助于控制結(jié)構(gòu)變形；強(qiáng)度與延性則是決定結(jié)構(gòu)抗震能力的兩個重要參數(shù)。由于地震動可造成結(jié)構(gòu)和構(gòu)件周期反復(fù)變形，使其剛度與強(qiáng)度逐漸退化，因此，只重視強(qiáng)度而忽視延性絕對不是良好的抗震設(shè)計。&#160; </p><p><b>　　4能力設(shè)計原則 </b>

10、</p><p>　　能力設(shè)計思想強(qiáng)調(diào)強(qiáng)度安全度差異，即在不同構(gòu)件(延性構(gòu)件和能力保護(hù)構(gòu)件-不適宜發(fā)生非彈性變形的構(gòu)件統(tǒng)稱為能力保護(hù)構(gòu)件)和不同破壞模式(延性破壞和脆性破壞模式)之間確立不同的強(qiáng)度安全度。通過強(qiáng)度安全度差異，確保結(jié)構(gòu)在大地震下以延性形式反應(yīng)，不發(fā)生脆性的破壞模式。在我國以前的建筑抗震設(shè)計中，普遍采用“強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)剪弱彎，強(qiáng)節(jié)點弱構(gòu)件”的設(shè)計思想。&#160; </p><

11、;p>　　三、橋梁的抗震設(shè)計方法和抗震要點 </p><p>　　1、橋梁抗震的設(shè)計方法 </p><p><b>　　采用減隔震支座。 </b></p><p>　　采用減、隔震支座(鉛芯橡膠支座、高阻尼橡膠支座等)在梁體與墩、臺的連接處增加結(jié)構(gòu)的柔性和阻尼以減小橋梁的地震反應(yīng)；采用減、隔震支座橋梁結(jié)構(gòu)的梁體通過支座與墩、臺相聯(lián)結(jié)，大量

12、的試驗和理論分析都表明采用減震支座對橋梁結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)有很大的影響，在梁體與墩、臺的聯(lián)結(jié)處安裝減、隔震支座能有效地減小墩、臺所受的水平地震力。 </p><p>　　利用橋墩延性減震。 </p><p>　　利用橋墩的延性減震是當(dāng)前橋梁抗震設(shè)計中常用的方法，橋墩延性減震是將橋墩某些部位設(shè)計得具有足夠的延性，以便在強(qiáng)震作用下使這些部位形成穩(wěn)定的延性塑性鉸產(chǎn)生彈塑性變形來延長結(jié)構(gòu)周期、耗散地震

13、能量。 </p><p>　　采用減震的新結(jié)構(gòu)。 </p><p>　　型鋼混凝土結(jié)構(gòu)是在混凝土上包裹型鋼做成的結(jié)構(gòu)。它與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比具有一系列優(yōu)點,其承載力可以高于同樣外形的鋼筋混凝土構(gòu)件承載力一倍以上，具有較好的抗剪能力，延性比明顯高于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，滯回曲線較為飽滿，耗能能力有顯著的提高，從而呈現(xiàn)出良好的抗震性能。能夠隔離、吸收和耗散地震能量，同時可以節(jié)約材料，降低造價。 &l

14、t;/p><p>　　2、減震設(shè)計中的要點 </p><p>　　(1)結(jié)構(gòu)的剛度對稱有利于抗震，不等跨的橋梁容易發(fā)生震害。 </p><p>　　特別是一座橋內(nèi)墩身高度相差過大，在較矮的橋墩上會產(chǎn)生很大的地震水平力，跨徑不同。在大跨徑的橋孔的橋墩上也產(chǎn)生大的地震力。設(shè)計上應(yīng)盡量避免在高烈度區(qū)采用這種橋型，如無法避免,宜在不利墩上設(shè)置消能措施降低墩頂集成剛度，如設(shè)置抗震

15、支座等。 </p><p>　　斜橋的抗震性能較差。 </p><p>　　由于斜交橋的質(zhì)心和扭轉(zhuǎn)中心并不重合,導(dǎo)致了在地震反應(yīng)當(dāng)中上部結(jié)構(gòu)有旋轉(zhuǎn)的趨勢。在地震中，斜交橋相對于正交橋更易遭到破壞。另外，地震時橋臺處河岸不穩(wěn)，易向河心滑移，使橋長縮短,橋孔發(fā)生錯動或扭轉(zhuǎn),造成墩臺身開裂或折斷。如地基條件允許，可采用T型或型這類整體性強(qiáng)、抗扭剛度大的橋臺。如在松軟的地基上，橋梁宜正交,并適當(dāng)增

16、加橋長，使橋臺放在穩(wěn)定的河岸上。 </p><p><b>　　四、小結(jié)： </b></p><p>　　橋梁結(jié)構(gòu)有效的抗震措施還有許多， 此我們在橋梁設(shè)計過程中須認(rèn)真分析和了解結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)和特性，精心設(shè)計并采取一系列有效的抗震措施。橋梁抗震設(shè)計是一項系統(tǒng)工程，體現(xiàn)在設(shè)計的各個階段，需要認(rèn)真對待。 </p><p><b>　　參考

17、文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1] 范立礎(chǔ)，胡世德，葉愛君.大跨度橋梁抗震設(shè)計[M].北京:人民交通出版社，2001 </p><p>　　[2] 宋曉凱.橋梁抗震設(shè)[M].山西建筑，2007&#160; </p><p>　　[3] 嚴(yán)家伋. 道路建筑材料第三版[M].北京：人民交通出版社，2004.01 </p>&l

18、t;p>　　[4] 劉濱誼．橋梁規(guī)劃設(shè)計[M]．東南大學(xué)出版社，2002 </p><p>　　[5] 趙永平，唐勇. 道路勘測設(shè)計[M].北京：高等教育出版社 ，2004.08 </p><p>　　作者簡介：黃神忠（1984.09～），男，漢族，廣西賀州人，大學(xué)本科學(xué)歷，廣西華藍(lán)設(shè)計（集團(tuán)）有限公司助理工程師，主要從事道路、橋梁設(shè)計工作和研究。 </p><p