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抗震设计的基本原则

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抗震设计的基本原则

抗震设计的基本原则范文第1篇

关键词 桥梁抗震 破坏形式设计原则加固技术措施

随着我国交通业的发展,桥梁工程的重要性日益突出,加之近年来地震灾害经常发生,给国家和人民带来了极大的经济损失,因此对桥梁的抗震能力也提出了很大的要求。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。

一、桥梁结构地震破坏的主要形式

(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。

(2) 剪切破坏。在水平地震作用下,当结构受到的剪切力超过截而剪切强度时发生剪切破坏。

(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。

(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。

二、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。以下为抗震设计应尽可能遵循的一些基本原则

(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,即在不同构件和不同破坏模式之间确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。

(4)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。

(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。

三、抗震设计

(1)抗震概念设计

对结构抗震设计来说“, 概念设计”比“计算设计”更为重要。正是由于地震发生的不确定性和复杂性, 再加上结构计算模型的假定与实际情况的差异,使“计算设计”很难控制结构的抗震性能,因而不能完全依赖计算。结构抗震性能的决定因素是良好的“概念设计”。因

此,在桥梁的方案设计阶段,不能仅仅根据功能要求和静力分析就决定方案的取舍,还应考虑桥梁的抗震性能,尽可能选择良好的抗震结构体系。在抗震概念设计时,为了保证桥梁结构的经济性和抗震安全性,要特别重视上、下部结构连接部位的设计,桥墩形式的选取,过渡孔处连接部位的设计以及塑性铰预期部位的选择。通常允许桥梁结构在强震下进入塑性工作状态, 在预期的部位形成塑性铰以耗散能量,但不允许出现脆性破坏,如剪切破坏。为了保证所选择的结构体系在桥址处的场地条件下确实是良好的抗震体系, 必须进行简单的分析 ,然后结合结构设计分析结构的抗震薄弱部位, 并进一步分析是否能通过配筋或构造设计保证这些部位的抗震安全性。最后,根据分析结果综合评判结构体系抗震性能的优劣,决定是否要修改设计方案。

(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)桥梁减、隔震设计

减、隔震技术是简便、经济、先进的工程抗震手段。减、隔震装置是通过增大结构主要振型的周期使其落在地震能量较少的范围内或增大结构的能量耗散能力来达到减小结构地震反应的目的。在进行抗震设计时,要根据结构特点和场地地震波的频率特性,通过选用合适的减隔震装置、相应参数以及设置方案,合理分配结构的受力和变形。一方面,应将重点放在提高吸收能量能力从而增大阻尼和分散地震力上,不可过分追求加长周期。另一方面,应选用作用机构简单的减、隔震体系,并在其力学性能明确的范围内使用。减、隔震设计的效果,需要进行非线性地震反应分析来验证。

(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。

四、抗震加固技术

在加固技术实施之前,应先对抗震能力进行评估。主要是先决定墩柱的破坏形式及墩柱的最大延性能力, 其次计算整体屈服的地震加速度及整体的最大延性能力,最后算出桥梁的抗震能力值。

1 桥梁震害加固技术措施

针对桥梁在地震中的震害类型,目前,国内外桥梁抗震加固主要采取以下技术措施:

(1) 在伸缩缝、铰和梁端等上部接缝处采用拉杆、挡块或者增加支承面宽度等措施,以防止落梁震害的发生;

(2)增加钢筋混凝土桥墩的横向约束, 提高其抗弯延性和抗剪强度,防止桥墩弯曲和剪切震害;

抗震设计的基本原则范文第2篇

关键词:公路桥梁;抗震设计;设防目标;设防措施

1、前言

在抗震抢险救灾中,公路交通运输是抢救人民生命财产、尽快恢复生产和重建家园的重要环节。遍布的道路交通犹如全身的血管,由此可知道路交通的重要性,而公路桥梁作为道路交通的一部分,其重要性也可想而知。而桥梁工程,作为重要的生命线工程,是交通运输的咽喉,在国家建设中起着举足轻重的作用,而在地震发生后为了紧急救援和抗震救灾的需要,其重要性就更为明显。

2、桥梁结构震害及其原因分析

要想建立正确的抗震设计方法、采取有效抗震措施,对公路桥梁震害及其产生的原因的调查和分析是必不可少的。从世界各国的地震震例统计资料看,公路桥梁的震害现象主要有以下几种:一、对梁式桥梁地震位移造成上部活动节点处因盖粱宽度设置不足导致落梁或梁体相互磁撞引起的破坏,而对拱式结构则主要表现在拱上建筑和腹拱的破坏,拱嘲在拱顶、拱脚产生的破损裂缝,甚至整个隆起变形。二、由于地震造成的地基土液化,加大了地面位移从而加剧了结构反应,大大增大了落梁的可能性。三、对支座的抗震要求考虑不足造成支座发生过大的位移和变形从而造成支座本身构造上的破坏等,进而对结构的其他部位产生不利的影响。四、桥梁下部结构抗力不足导致的地震时下部开裂、变形和失效,进而对全桥的不利影响。五、地震时使得在松软地基上的桥梁在发生河岸滑移导致全桥长度的缩短而造成的比较严重的震害。

3、公路桥梁抗震设防目标

公路工程对政治、经济、国防和抗震救灾具有特别重要的意义,地震时一旦发生破坏,将造成交通中断,后果非常严重。进行公路工程抗震设计时,应根据不同等级公路的重要性程度,考虑重要性系数来计算水平地震作用。与建筑结构抗震设计采用的“三水准两阶段”的抗震设计方法有所不同,目前我国桥梁抗震仍采用一次设计法,仅进行基本烈度下的抗震验算,只进行设计地震力作用下的强度验算,没有考虑桥梁结构的“变形能力”和“耗能能力”。这就导致钢筋混凝土墩桂在强烈地震作用下,往往因设计弯曲延性不足或塑性铰区设计抗剪强度不足而发生弯剪破坏或剪切破坏。因此,单一的强度设防原则是目前我国公路桥粱抗震设计中存在的主要问题。国际上公认的多级抗震设防原则是“小震不坏,中震可修,大震不倒”,建议公路桥梁的抗震设计宜采用三阶段三水准设防。第一阶段设计:对于小震,采用众值裂度的地震动参数,计算出结构在弹性状态下的地震作用效应,使结构在小震作用下不发生弹性破坏,并进行结构强度和稳定性验算,满足第一设防裂度对结构强度、变形和稳定性的要求,实现小震不坏。第二阶段设计:对于中震,采用第二水准裂度的地震动参数,考虑刚度退化,计算截面开裂、屈服及破坏时的荷载位移关系,并同地震荷载效应比较,要求有一定的安全度,从而满足第二级设防要求,实现中震可修。第三阶段设计:对于大震,采用第三水准裂度的地震动参数计算地震荷载效应,并同截面的破坏荷载比较,要求有一定的安全度,并考虑结构的倒塌机制,保证整体稳定可靠度,实现大震不倒。上述三阶段设计原则实际上规定了结构在三级地震水平下相应的反应,即在多遇地震作用下,结构总体处于弹性反应范围,结构构件没有损坏,在设防烈度的地震作用下,结构可能出现一定的塑性变形,但最大变形值应限定在远低于结构的容许变形以内,在罕遇地震作用下,结构将经历较大的弹塑性变形循环,最大变形可能达到结构的容许变形值,但始终不超过容许变形值。最终实现了“小震不坏,中震可修,大震不倒”的抗震设防原则。

4、公路桥梁抗震设防措施

由于地震反应的不确定性和桥梁结构的复杂性,桥梁结构抗震设计中尚存在许多不定的因素。现行的地震作用计算和结构抗震计算的方法大都是具有一定概率水准的近似方法,除了进行合理的抗震计算外。还应采取有效的构造措施来提高结构抗震性能。《公路抗震规范》区分不同基本烈度,分别给出了桥梁结构抗震构造措施。通过限制构件之间的位移,增强柱墩的强度、刚度和延性,加强结构整体性和稳定性等方面来提高桥梁结构的抗震性能。近几十年来,尽管世界各国都在改进桥梁设计方法方面做出了巨大的努力,但是在近年来发生的几次大地震中,桥梁结构仍然不同程度的遭到了的损害,这说明还有待进一步地完善桥梁的抗震设计理论。大量的震害资料表明,合理的结构形式和成功的抗震设计,即合理的概念设计可以大大地减轻甚至避免震害的发生。一个是概念设计、一个是构造细节设计。需要注意的是,这两个东西其实和具体的抗震计算关系不大,计算只是辅助手段,只是验证概念和细节的合理性。所以设计师需要的是对桥梁抗震设计基本概念和原理的深刻理解。从结构上来说,要清楚哪些结构有利于抗震,哪些结构抗震不利,其中包括桥型、上部结构、下部结构、墩台、基础的处理等等。构造细节措施则包括一些基本的抗震措施,比如支座的选择、挡块的设置等等,还包括构件细节的构造措施、比如墩的箍筋配置、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。在确定路线的总走向和主要控制点时,应尽量避开基本烈度较高的地区和震害危险性较大的地段;在路线设计中,要合理利用地形,正确掌握标准,尽量采用浅挖低填的设计方案以减少对自然平衡条件的破坏。对于地震区的桥型选择,宜按下列几个原则进行:尽量减轻结构的自重和降低其重心,以减小结构物的地震作用和内力,提高稳定性,力求使结构物的质量中心与刚度中心重合,以减小在地震中因扭转引起的附加地震力,应协调结构物的长度和高度,以减少各部分不同性质的振动所造成的危害作用,适当降低结构刚度,使用延性材料提高其变形能力,从而减少地震作用,加强地基的调整和处理,以减小地基变形和防止地基失效。

5、结语

虽然目前地震还不可有效的预测,但是只要我们通过研究认识到地震对结构的破坏规律,我们就能通过一定的抗震设防原则制定相关的抗震设防措施并控制好施工质量,这样就能尽量减低震害的影响。

参考文献:

1.袁腾文.浅谈公路桥梁的防震设计.科技资讯,2009年3期

2.龚继铣.浅谈公路桥梁的防震设计.科技资讯,2009年18期

3.沈建章,王光.浅谈公路桥梁的加固技术.科技创新导报,2008年第9期

抗震设计的基本原则范文第3篇

造成建筑物震害的原因是多方面的,场地条件是其中之一。一是,地震时地面的强烈运动,使建筑物在震动过程中,由于丧失整体性或强度不足,或变形过大而破坏。二是,由于水坝坍塌、海啸、爆炸等次生灾害引起的破坏。三是,由于断层错动,山崖崩塌,河岸滑坡,地层陷落等地面严重变形直接造成的破坏。由于场地因素引起的震害往往特别严重,而且有些情况仅仅依靠工程措施来弥补是很困难的。因此,选择工程场址时,应进行详细勘察,搞清地形、地质情况,挑选对建筑抗震有利的地段,尽可能避开对建筑抗震不利的地段。

对建筑抗震有利的地段,一般是指位于开阔平坦地带的坚硬场地土或密实均匀中硬场地土。建造于这类场地上的建筑一般不会发生由于地基失效导致的震害,从而可从根本上减轻地震对建筑物的影响。对建筑抗震不利的地段,就地形而言,一般是指条状突出的山嘴、孤立的山包和山梁的顶部、高差较大的台地边缘、非岩质的陡坡、河岸和边坡的边缘;就场地土质而言,一般是指软弱土、易液化土、故河道、断层破碎带、暗埋塘浜沟谷或半挖半填地基等,以及在平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的地段。2.2 合理的建筑平立面

建筑物的动力性能基本上取决于其建筑布局和结构布置。建筑布局简单合理,结构布置符合抗震原则,就能从根本上保证房屋具有良好的抗震性能。

从有利于建筑抗震的角度出发,地震区的房屋建筑平面应以方形、矩形、圆形为好,正六边形、正八边形、椭圆形次之,L形、T形、U形、Y形、十字形平面较差。1985年9月墨西哥地震后,墨西哥“国家重建委员会首都地区规范与施工规程分会”对地震中房屋破坏原因进行统计分析,结果表明,拐角形建筑的破坏率达到42%,明显高于其它形状的房屋。

同时,地震区的建筑竖向体型及刚度变化要均匀,宜优先采用矩形、梯形、三角形等均匀变化的几何图形,尽量避免过大的外挑与内收。因为立面形状的突然变化,必然带来质量和抗推刚度的剧烈变化。,地震时,该突变部位就会因为剧烈震动或塑性变形集中效应而加重破坏。1985年9月墨西哥地震,一些大底盘高层建筑,由于底层群房与高层主楼相连,没有设缝,体型突变引起刚度突变,使主楼底部接近裙房屋面的楼层变成相对柔弱的楼层,地震时由于塑性变形集中效应而产生过大层间侧移,导致严重破坏。

3 合理的结构形式

抗震结构体系是抗震设计应考虑的关键问题。按结构材料分类,目前主要应用的结构体系有砌体结构、钢结构、钢筋混凝土结构、钢-混凝土结构等;按结构形式分类,目前常见的有框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、简体结构等。结构体系的确定受到抗震设防烈度、建筑高度、场地条件以及建筑材料、施工条件、经济条件等诸多因素影响,是一个综合的技术经济问题,需进行周密考虑确定。抗震规范对建筑结构体系主要有以下规定:结构体系应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径;结构体系宜具有多道抗震防线,应避免因部分结构或构件破坏而导致整个体系丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力;结构体系应具有必要的抗震承载力,良好的变形能力和耗能能力;结构体系宜具有合理的刚度和承载力分布,避免因局部削弱或突变形成薄弱部位,产生过大的应力集中或塑性变形集中,对可能出现的薄弱部位,应采取措施提高抗震能力;结构在两个主轴方向的动力特性宜相近,在结构布置时,应遵循平面布置对称、立面布置均匀的原则,以避免质心和刚心不重合而造成扭转振动和产生薄弱层。4 提高结构的延性

抗震设计的基本原则范文第4篇

关键词:抗震概念设计;抗震计算方法;提高结构抗震性能的措施

中图分类号:TU37 文献标识码:A

1 抗震概念设计及思路

抗震设防的基本目的是在一定的经济条件下,最大限度地限制和减轻建筑物的地震破坏,保障人民生命财产的安全。为了实现这一目的,抗震设计规范以“小震不坏,中震可修,大震不倒”,即三水准的抗震设防要求作为建筑抗震设计的基本原则。

一般来说,建筑抗震设计包括三个方面的内容与要求:概念设计、抗震计算与构造措施。概念设计在整体上把握抗震设计的主要原则,减少由于建筑结构自身带来地震作用及结构地震反映的复杂性而造成抗震计算不准确;抗震计算为结构抗震设计提供定量依据;构造措施则是抗震概念设计与抗震计算的有效保障。结构抗震设计三个方面的内容是一个不可分割的整体,忽略其中任何一部分都可能造成抗震设计的失效。

建筑结构抗震概念设计的目标是使整体结构能发挥耗散地震能量的作用,从而避免结构出现比较敏感的薄弱部位,导致结构过早的破坏。假定整个结构能发挥耗散地震能量的作用是抗震设计方法的前提之一,在此前提下才能以多遇地震作用进行结构计算与构造措施。

建筑结构抗震设计的基本原则包括:(1)结构的简单性,即结构在地震作用下具有比较明确的传力途径,结构的计算、内力及位移分析都易于把握。(2)结构的规则及均匀性,造型和结构布置比较均匀可以避免刚度、承载能力与传力途径的突变,以限制结构在竖向出现敏感的薄弱部位,建筑平面比较规则可以使建筑物质量分布与结构刚度分布协调,限制质量与刚度之间的偏心。(3)结构的刚度与抗震能力,结构布置应使结构在两个主轴方向具有足够的刚度和抗震能力、足够的抗扭刚度和抵抗扭转振动的能力。

2 结构抗震计算方法及抗震验算

结构抗震计算可分为地震作用计算和结构抗震验算两部分。进行结构抗震设计时,在确定结构方案后,首先应计算地震作用,然后计算结构和构件的地震作用效应,最后再将地震作用效应与其他荷载效应进行组合,验算结构和构件的承载力与变形,以满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防要求。

结构抗震计算的方法包括:(1)底部剪力法,特点是忽略高振型的影响,假定结构地震反应以基本振型为主,将基本振型简化为倒三角形进行计算,但是计算精度稍差。(2)振型分解反应谱法,利用振型分解的原理和反应谱理论进行结构最大地震反应分析,计算精度稍高。(3)时程分析法,选用一定的地震波直接输入到所设计的结构,然后对结构的运动微分方程进行逐步数值积分,求得结构在整个地震时程范围内的地震反应,计算精度高。

为了满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防标准,《建筑抗震设计规范》规定进行下列内容的抗震验算:(1)多遇地震下结构允许弹性变形验算,防止非结构构件的破坏,如隔墙、幕墙、建筑装饰等的破坏。(2)多遇地震下结构强度验算,防止结构构件因承载力不足而破坏。(3)罕遇地震下结构弹塑性变形验算,以防止结构因过大变形发生倒塌。

3 提高结构抗震性能的措施

结构的抗震性能决定于结构的整体性、延性,而结构的整体性和延性与结构布置、结构整体刚度、结构节点和构件的延性和强度密切相关。

结构布置时宜考虑多道抗震防线,一个抗震结构应由若干延性较好的分体系组成,通过构件的链接协同作用,有意识地在结构内部、外部建立一系列分布的屈服区,使结构在先屈服的部分耗散大量的地震能量,而使最后的“防线”得以保存,便于结构修复。即通常所说的“小震不坏,中震可修,大震不倒”,同时设计中应做到的“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点弱构件”。

如框架结构抗震设计原则为强柱弱梁设计,梁屈服后柱仍能保持稳定;框架--剪力墙结构抗震设计原则为连梁首先屈服,然后是墙肢,框架作为第三道防线;剪力墙结构抗震设计原则为通过构造措施保证连梁首先屈服,并通过空间整体性形成高次超静定。

结构应具有合理的刚度和承载力分布,建筑物的侧移刚度越大,则自振周期越短,地震作用也越大,要求结构构件具有较高的承载力。提高结构的抗侧刚度,往往以提高造价和降低结构变形能力为代价,因此在确定结构体系时,需要在刚度、承载力之间寻求较好的匹配关系。

垦利县育才华都工程为高层剪力墙结构,结构地上一层的侧向刚度小于相关范围地下一层侧向刚度的0.5倍,故采用地下室顶板作为上部结构的嵌固部位。在进行初步整体计算时,地震作用下局部X向最大层间位移角为1/900,超过了规范规定的1/1000。受地块限制,没有足够的场地布置车位,规划设计条件又要求车位比为1:1,所以地下二层必须设计为车库。受限于车库门最小净宽的要求,该部分剪力墙的长度无法再加长,经过多次试算,通过增加剪力墙连梁的高度提高了该部位的抗侧刚度,从而使层间位移角得到改善,满足了规范要求。

结构应采取的构造措施,对于多层砖砌体结构,在构造上应采取设置构造柱、现浇混凝土圈梁、在砖砌体内配置横向和竖向钢筋等措施。对于多层砌块结构在构造上应采取设置钢筋混凝土芯柱、圈梁等措施。对于钢筋混凝土结构,应通过混凝土材料、截面尺寸、纵向和横向的配筋来避免剪切破坏先于弯曲破坏、混凝土的压碎先于钢筋的屈服、钢筋的锚固黏结破坏先于构件的破坏。

山东威迪车轮有限公司倒班宿舍工程为四层砌体结构,依据《建筑抗震设计规范》在纵横墙相交处及楼梯间四角分别设置了现浇钢筋混凝土构造柱,并在每层楼面或屋面处设置现浇钢筋混凝土圈梁,使得构造柱、圈梁及钢筋混凝土楼板现浇为一空间整体,增强了结构整体稳定性,从而提高了该工程的抗震能力。

4 结束语

近几年,四川汶川、雅安及青海玉树等多地发生地震,且震害较严重,因此做好抗震设计是十分必要的,不仅要掌握好结构的抗震计算及抗震措施,更要注重结构的抗震概念设计。

参考文献

[1] 混凝土结构设计规范 GB 50010-2010 中国建筑工业出版社

[2] 建筑抗震设计规范 GB50011-2010 中国建筑工业出版社

[3] 高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010 中国建筑工业出版社

[4] 高层建筑钢筋混凝土结构概念设计方鄂华编著,机械工业出版社

抗震设计的基本原则范文第5篇

关键字:桥梁抗震设计桥梁震害设计原则 设计措施

中图分类号:S611文献标识码: A

地震灾害是桥梁灾害中最为严重的一种,桥梁震害具体表现为桥台和路基同时向河心的方向移动,并且伴随着桩柱倾斜和开裂的现象,并且出现桥台下沉、桥头沉降的现象,严重的情况下将会影响到桥梁的性能,给人们的生命财产带来威胁。要想更好的提升桥梁的质量,有效的抗击地震给桥梁带来的危害,就需要在设计环节下功夫,下面本文就对桥梁的抗震设计问题进行分析论述。

一 桥梁震害现象分析

地震是较为严重的自然灾害,等级较高的地震现象将会给桥梁带来一定的威胁,出现桥梁震害。一般情况来讲,常见的桥梁震害主要表现在以下几个方面,本文对其进行分析,深入了解桥梁震害表现,以便在设计的过程中更好的提升桥梁的抗震性能。

首先,桥梁震害表现为桥梁地基和基础的破坏。桥梁地基破坏的原因主要是因为不均匀沉降或者是稳定性不足等因素造成的,在地震发生之后,会造成桥梁周围结构物的破坏,降低桥梁基础的稳定性,加重震害的强度。当桥梁周围的地基受到地震作用强度降低的时候,桥梁的基础就会发生沉降,如果不及时的采取措施处理的话,将会发生桥梁基础的断裂。

其次,桥梁震害表现为桥梁墩柱的破坏。桥梁墩柱在地震的影响下将会出现弯曲强度和弯曲延性不够的现象,地震等级较大,还会造成桥梁墩柱的剪切强度降低,进而引发整个桥梁结构的倒塌,发生较为严重的毁灭性破坏现象。

最后,桥梁震害还表现为桥台的沉陷现象。在发生地震之后,桥梁的桥台填土纵向压力将会增加,桥梁和桥台之间的冲撞强度也会加大,二者之间产生巨大的压力,使得桥台出现移动现象,严重的时候将会造成桥台沉陷,影响到了整个桥梁的质量。

二 桥梁抗震设计原则分析

上文中从三个方面简单的分析了桥梁震害的现象,为了避免这些灾害的发生,确保桥梁在地震作用下能够保持较强的质量性能,在抗震设计的过程中需要注意以下原则。

首先,在抗震设计的过程中要坚持适当原则。适当原则即在设计的过程中需要按照桥梁抗震设计规范进行,不能够凭借自己的设计经验随意设计,要使设计方案能够最大限度的满足施工的需求。具体说来,在设计的过程中需要保证桥轴线的比直性,曲线桥要能够保证地震结构反应实现复杂化,同时在设计的过程中要最大限度的使桥台桥墩和轴线保持垂直的状态。除此之外,还需要保证沿纵向和横向的桥墩刚度的一致性,减小变化的程度,保证桥墩的稳定性。

其次,要遵循具体问题具体分析的原则。在桥梁抗震设计的过程中,不能够盲目设计,要结合地区的实际情况选择最佳的设计方案,这样才能够起到良好的抗震效果。例如在汛期水量较多的地区,在桥梁抗震设计的时候就需要采取更加稳固的措施,防止因为水量的冲击而影响到桥梁的稳定性,在发生地震之后起不到很好的抗震效果。

最后,在抗震设计的过程中要坚持材料和结构形式相吻合的原则。桥梁的抗震性能和材料之间有着直接的联系,同时也和桥梁的结果之间有着密切的联系,因此在抗震设计的过程中需要坚持材料和结构相统一的原则,即选择变形能力较大的材料,保证材料的强度和刚度能够适应钢结构桥梁或者是钢砼结构桥梁的抗震需求。

三 桥梁抗震设计具体措施分析

上文中从桥梁震害和抗震设计的原则两个方面进行了分析,为了使桥梁具有良好的抗震性能,在设计的过程中需要在坚持原则的基础上采取有效的设计措施。

首先,需要重视总体设计工作。在桥梁抗震设计的过程中,总体设计是基础性工作,需要对这一工作进行关键性处理,在这个环节中,桥位的选择是抗震总体设计的灵魂。在选择桥梁地址的时候,需要避开震区,选择地震时地基稳定性较好的区域作为桥梁的地址,例如,坚实的地基、基岩等是较为理想的桥梁地址。同时需要注意的是,在选择桥梁地址的时候还需要进行安全性评估,选择最佳的桥梁地址。同时,在这一阶段,还需要重视桥梁的选型,桥梁结构设计要能够满足地区的地质情况和地形情况,要结合地区震害发生情况选择最佳的桥梁结构,并确定好桥梁的墩台以及基础的型式。而对于桥孔的设计,则需要选择有利于抗震的形态,要保证设计的结构具有自重轻且型式简单的特点。

其次,在桥梁抗震设计的过程中需要做好减震设计工作。在实际设计的过程中,为了提升抗震的性能,通常采用连续的桥跨代替简支梁,这样能够有效的缩减伸缩缝的数量,以此来降低地震的危害性,也能够在一定程度上提升桥梁的利用效率。需要注意的是,在应用常规的简支桥结构的时候,设计中需要加强桥面的连续构造,以便为桥梁提供足够的宽度,这样能够有效的防止桥梁出现错位,提升桥梁的抗震性能。同时,在设计的时候还可以根据实际需要加宽墩台顶盖和支座的宽度,并且设置格挡装置以避免桥梁出现位移的情况。

再次,在抗震设计的过程中需要注意设计细节问题。桥梁抗震设计工作不仅需要从整体上引起重视,同时不能够忽视设计中的细节问题。例如在设计中,如果桥梁采用的是橡胶支座,就需要设置挡轨来确保抗震的性能;在桥梁基础设计的过程中,需要设置在较为可靠的地基上面,降低地震的危害性;在墩柱的设计过程中,则需要采用螺旋型的箍筋,这样能够给墩柱提供较多的约束,提升抗震的性能,确保桥梁的安全。同时,在墩身设计的时候,纵向钢筋在深入盖梁和承台的时候需要有一定的锚固长,这样可以增强连接点的延性,也能够有效的提升桥梁的抗震性能。

最后,桥梁抗震设计的其他措施分析。在桥梁抗震设计的过程中,可以采用隔震支座,其在和桥梁的墩柱以及墩台的连接处能够增加桥梁结构的柔性,以较小地震发生时对于桥梁的危害。同时,在设计的过程中还可以在桥梁的梁体和墩柱墩台的连接处设置减震支座,这样也能够减弱水平地震力的影响,提升桥梁的抗震性能。同时,在抗震设计的过程中还可以采用抗震新结构,如型钢混凝土结构的桥梁,其抗震性能和传统结构的桥梁相比,抗剪承载能力较强,延性较好,能够有效的吸收和散发地震给桥梁带来的能量危害,提升桥梁的抗震性能,使得桥梁的地震变形程度控制在最小的范围内,也能够大大的提升桥梁的安全性能。在设计时,还可以利用桥墩延性实现桥梁的减震效果,或者是采用隔震支座和阻尼器相结合的手段提升桥梁的抗震性能,本文对这些具体措施就不详细分析。

结束语:我国属于地震频发区,地震发生时将会给桥梁的稳定性带来一定的威胁,严重时将会造成桥梁的塌陷,为了最大限度的降低桥梁震害发生的几率,在设计的过程中需要采取有效的措施提升桥梁抗震设计强度。本文就以此为中心,结合工作经验,对桥梁抗震设计问题进行分析,希望通过本文的论述,对于今后的桥梁抗震设计起到一定的帮助作用,更好的提升桥梁的抗震性能,保证桥梁的安全性和稳定性。

参考文献:

[1] 谭文 浅谈桥梁抗震设计中应注意的几个问题 山西建筑,2008年第05期

[2] 李曜宇 浅谈桥梁抗震设计 城市建设理论研究,2012年第39期

[3] 杨菲 浅谈桥梁抗震设计的问题及其对策研究 科学之友,2011年第05期