橋梁抗震設計研究與新技術的應用探析

1、<p>　　橋梁抗震設計研究與新技術的應用探析</p><p>　　摘要：橋梁的抗震減災是一門涉及多學科多領域的科學，目前我國對這方面的研究還很少，特別是對橋梁抗震新結構、新技術的研究和應用遠遠落后于國外。本文首先介紹了橋梁震害的原因并做了相應的分析，然后講述了橋梁抗震常采用的方法以及新興的設計方法，并且強調了抗震設計中的要點。 </p><p>　　關鍵詞：橋梁；震害；抗震；新

2、技術 </p><p><b>　　1引言 </b></p><p>　　橋梁作為重要的公共交通設施，在人們的生活中發(fā)揮著十分重要的作用。我國屬于地震多發(fā)國家，在發(fā)生重大災難時，公路、鐵路交通網(wǎng)是挽救人民生命和財產、進行災區(qū)重建、減輕次生災害的重要交通途徑，橋梁作為公路、鐵路交通網(wǎng)的一部分，不可以在發(fā)生重大災難時阻礙救援工作的順利進行，因此做好橋梁抗震設計的重要性不言

3、而喻。 </p><p>　　2 橋梁的震害原因與分析 </p><p>　　2.1 橋梁的震害及特征 </p><p>　　對國內外震害的調查表明，在過去的地震中，有許多橋梁遭受了不同程度的破壞，其主要震害有以下幾點： </p><p>　?。?）橋臺震害。橋臺的震害主要表現(xiàn)為橋臺與路基一起向河心滑移，導致樁柱式橋臺的樁柱傾斜、折斷和開裂；

4、重力式橋臺胸墻開裂，臺體移動、下沉和轉動；橋頭引道沉降，翼墻損壞、開裂，施工縫錯工、開裂以及因與主梁相撞而損壞。 </p><p>　　（2）橋墩震害。橋墩震害主要表現(xiàn)為橋墩沉降、傾斜、移位，墩身開裂、剪斷，受壓緣混凝土崩潰，鋼筋裸露屈曲，橋墩與基礎連接處開裂、折斷等。 </p><p>　　（3）支座震害。在地震力的作用下，由于支座設計沒有充分考慮抗震的要求，構造上連接與支擋等構造措施不

5、足，或由于某些支座型式和材料上的缺陷等因素，導致了支座發(fā)生過大的位移和變形，從而造成如支座錨固螺栓拔出、剪斷、活動支座脫落及支座本身構造上的破壞等，并由此導致結構力傳遞形式的變化，進而對結構的其他部位產生不利的影響。 </p><p>　　（4）梁的震害。橋梁最嚴重的震害現(xiàn)象是主梁墜落。落梁主要是由于橋臺、橋墩傾斜、倒塌，支座破壞，梁體碰撞。 </p><p>　　（5）地基與基礎震害。地

6、基與基礎的嚴重破壞是導致橋梁倒塌，并在震后難以修復使用的重要原因。地基破壞主要表現(xiàn)為砂土液化、地基失效、基礎沉降和不均勻沉降破壞及由于上承載力和穩(wěn)定性不夠，導致地面產生大變形，地層發(fā)生水平滑移、下沉、斷裂。 </p><p>　　2.2 橋梁震害原因分析 </p><p>　　橋梁的震害，往往是多種因素綜合作用的結果，主要有以 </p><p><b>　

7、　下幾方面： </b></p><p>　?。?）橋臺或橋墩失穩(wěn)造成的破壞； </p><p>　?。?）砂上液化、地基失效造成的破壞： </p><p>　?。?）地震作用力產生的破壞； </p><p>　?。?）橋梁結構的造型、構造或連接措施不當而產生的破壞。 </p><p>　　3 橋梁抗震的設計

8、方法 </p><p>　　3.1 常用的抗震方法 </p><p>　　增加結構的柔性以延長結構的自振周期，達到減小由于地震所產生的地震荷載和增加結構的阻尼或能量耗散能力以減小由于地震所引起的結構反應是實用的抗震方法。當前，比較 </p><p>　　容易實現(xiàn)和有效的抗震方法主要有以下幾點。 </p><p>　?。?）采用隔震支座。采用減

9、、隔震支座（聚四氟乙烯支座、疊層橡膠支座和鉛芯橡膠支座等）在梁體與墩、臺的連接處增加結構的柔性和阻尼以減小橋梁的地震反應；采用減、隔震支座橋梁結構的梁體通過支座與墩、臺相聯(lián)結，大量的試驗和理論分析都表明其聯(lián)結方式對橋梁結構的地震反應有很大的影響，在梁體與墩、臺的聯(lián)結處安裝減、隔震支座能有效地減小墩、臺所受的水平地震力。 </p><p>　　（2）采用隔震支座和阻尼器相結合的系統(tǒng)。利用橋墩在地震作用下發(fā)生彈塑性變

10、形耗散地震能量以達到減震的目的，利用橋墩的延性抗震。 </p><p>　?。?）利用橋墩延性減震。利用橋墩的延性減震是當前橋梁抗震設計中常用的方法，橋墩延性減震是將橋墩某些部位設計得具有足夠的延性，以便在強震作用下使這些部位形成穩(wěn)定的延性塑性鉸產生彈塑性變形來延長結構周期、耗散地震能量。 </p><p>　　3.2 采用減震的新結構 </p><p>　　型鋼混

11、凝土結構是現(xiàn)在普遍采用的減震新結構，它是在混凝土上包裹型鋼做成的結構。它與鋼筋混凝土結構相比具有一系列優(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構；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，減小橋梁結構的地震反應，使橋梁的變形限制在彈性范圍，避免由于產生塑性變形而造成累積損傷破壞和永久殘余變形，這大大提高了橋梁結構的安

12、全度；同時可以節(jié)約材料，降低造價。 </p><p>　　3.3 橋梁抗震設計的新方法 </p><p>　　（1） Caltrans新抗震設計方法 </p><p>　　Caltrans對普通橋梁進行了新的分類，其實也就是增加了橋梁抗震性能準則的橋梁類型，將普通橋梁分為標準橋梁和非標準橋梁，并將普通橋梁中的標準橋梁和非標準橋梁進行了嚴格的分類，在分類中標準橋梁和非

13、標準橋梁特性不出現(xiàn)沖突。在橋梁抗震設計中，為了防止橋梁在地震中發(fā)生倒塌，必須保證橋梁所有結構有足夠的強度或者延性，這些強度包括抗拉強度、抗壓強度以及抗剪強度。為了滿足橋梁和延性的需求，Caltrans橋梁抗震設計不建議將非彈性設置全部設置在混凝土結構上，而建議多設置在橋柱、橋墩、背墻和側墻上。 </p><p>　?。?） ATC―18聯(lián)邦公路總署推薦標準 </p><p>　　ATC通過

14、對地震的不斷深入的研究以及對橋梁設計科研新成果的吸收，分析各國橋梁抗震設計方法，尤其是那些地震多發(fā)國家的橋梁抗震設計方法、設計規(guī)范以及技術規(guī)范，提出了新的橋梁設計規(guī)范，也就是ATC―18聯(lián)邦公路總署推薦標準。ATC―18聯(lián)邦公路總署推薦標準將地震分為兩種情況進行考慮，在地震級別較低時，保證橋梁只有最小損傷，在地震級別較高時，橋梁不能出現(xiàn)倒坍現(xiàn)象，但是允許橋梁出現(xiàn)損傷情況。 ATC―18聯(lián)邦公路總署推薦標準設計方法一方面要求繼續(xù)執(zhí)行現(xiàn)行的

15、AASHTO抗震性能分類，另一方面要求橋梁設計要基于位移進行抗震設計，并有適當?shù)姆蔷€性反應譜可導出強度和剛度。 </p><p>　　4 橋梁抗震設計的要點 </p><p>　　（1）橋梁抗震設計在多級設防標準的要求下，對結構強度、延性變形、結構控制、結構整體穩(wěn)定也要求在多級設防的原則下進行抗震設計。 </p><p>　?。?）對橋梁抗震性加以分析研究，某類結構

16、不能在地震區(qū)內修建。在分析研究原有結構抗震性能的基礎上，應提出更能適應地震作用的結構型。其次，對結構抗震設計不是被動地作為地震作用時結構強度、變位的驗算，而是要從設計角度，提高結構的防震能力，要系統(tǒng)考慮結構的行為能力設計。 </p><p>　　（3）針對目前大量高架橋倒塌毀壞的教訓，必須開展對抗震支座、各種型式橋墩的延性研究，要利用約束混凝土的概念提高它的延性。不但對鋼筋混凝土、預應力混凝土，而且對高強混凝土結

17、構、混合結構的延性都需展開研究。 </p><p>　　（4）結合我國國情，研究結構控制的有效型式，加強抗震措施。必須采用“以柔克剛”的設想來考慮地震區(qū)結構抗震設防的出發(fā)點，改變單純的“以剛克剛”的舊傳統(tǒng)設防觀點。對地裂、地面鍺動、邊坡倒塌、沙土液化時橋梁結構如何抗震設防也應該作深入的研究。 </p><p><b>　　5 結 語 </b></p>&

18、lt;p>　　在橋梁的抗震減災設計中，傳統(tǒng)的抗震對策難以確保橋梁在地震中的安全性，采用橋梁減震的新技術和新結構勢在必行，這就要求橋梁施工工作者在施工過程中多結合國內外橋梁施工減震抗震的著名案例，將新技術應用于實踐當中，確實提高橋梁的抗震效果。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1] 喬東華，王磊. 橋梁結構抗震分析方法研究

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