橋梁抗震設計

1、<p><b>　　橋梁抗震設計</b></p><p>　　摘要：本文對橋梁的震害進行了分析，闡述了橋梁抗震設計原理，探討了橋梁抗震設計措施。 </p><p>　　關鍵詞：橋梁；抗震；設計；措施 </p><p>　　中圖分類號：S611文獻標識碼： A 文章編號： </p><p>　　橋梁是交通的樞紐，

2、 在國家建設中起著舉足輕重的作用， 而且在地震發(fā)生后為了緊急救援和抗震救災的需要， 其重要性就更為明顯。這就需要在橋梁設計中充分重視橋梁的抗震設計， 貫徹執(zhí)行新修訂的抗震設計規(guī)范，實施有效的抗震設防措施。 </p><p>　　一、橋梁的震害分析 </p><p>　　1、結構在水平地震荷載作用下由于過大的變形導致混凝土保護層脫落、鋼筋壓屈和內部混凝土壓碎、崩裂，結構失去承載能力。整個過程

3、可以用以下四個階段來描述：①當彎矩達到開裂強度時，截面出現(xiàn)水平彎曲裂縫； </p><p>　　②隨著裂縫的發(fā)展和荷載強度的提高，受拉側的縱筋達到屈服強度；③隨著變形量的增大，混凝土保護層脫落、塑性鉸范圍擴大；④鋼筋壓屈(或拉斷)和內部混凝土壓碎、崩裂。 </p><p>　　2、剪切破壞(彎剪破壞)。在水平地震倚戟作用下，當結構受到的剪切力超過截而剪切強度時發(fā)生剪切破壞，整個破壞過程可以

4、用以下四個階段來描述：①截血彎矩達到開裂強度時，截面出現(xiàn)水平彎曲裂縫；②隨著裂縫的發(fā)展和荷載強度的提高，柱內出現(xiàn)斜方向的剪切裂縫；③局部剪切裂縫增大，箍筋屈服導致剪切裂縫進一步增長；④發(fā)生脆性的剪切破壞。 </p><p>　　3、落梁破壞。當梁體的水平位移超過梁端支撐長度時發(fā)生落梁破壞。落梁破壞是由于梁與橋墩(臺)的相對位移過大，支座喪失約束能力后引起的一種破壞形式。發(fā)生在橋墩之間地震相對位移過大、梁的支撐長度

5、不夠、支座破壞、梁間地震碰撞等情況。 </p><p><b>　　4、支座損傷 </b></p><p>　　上部結構的地震慣性力通過支座傳到下部結構，當傳遞荷載超過支座設計強度時支座發(fā)生損傷、破壞。支座損傷也是引起落梁破壞的主要原因。對于下部結構而言，支座損傷可以避免上部結構的地震荷載傳到橋墩，避免橋梁發(fā)生破壞。 </p><p>　　二、

6、橋梁的抗震設計原理 </p><p>　　目前橋梁的抗震設計計算原理是建立在一定假設條件基礎上的， 盡管分析的手段在不斷提高， 分析的理論在不斷完善， 但由于地震作用的復雜性， 地基影響的復雜性和橋梁結構體系本身的復雜性， 可能會導致理論計算分析和實際情況相差很大?，F(xiàn)常見的橋梁抗震設計方法有: 設計靜力法、反應譜法和動態(tài)時程分析法。下面就分別對應不同的假設條件和設計原理做一探討。 </p><

7、p>　　1、靜力法。它假設結構物各個部分與地震動具有相同的振動。從而作用于結構物各部分的慣性力即可由地面運動加速度與各部分的質量乘積得到， 化橋梁抗震問題的動力計算為靜力計算。靜力法把地震加速度看作是橋梁結構破壞的唯一因素， 忽略了結構本身動力特性對結構反應的影響， 應用存在較大局限性。事實上只有絕對剛性的物體才能認為在振動過程中各個部分與地震動具有相同的振動，所以只對剛度很大的結構例如重力橋墩、橋臺等結構應用靜力法近似計算。 &

8、lt;/p><p>　　2、 反應譜法。美國學者M.A.Boit提出反應譜概念， 并給出了第一條彈性反應譜， 即一個單自由度體系對應某個強震記錄的激勵， 體系的周期與最大反應( 加速度、相對速度、相對位移) 的關系曲線。G.M.Housner 提出基于反應譜理論抗震計算的反應譜法。目前我國的公路及鐵路橋梁均主要采用反應譜方法。反應譜法的思路是對橋梁結構進行動力特性分析( 固有頻率， 主振型) ，對各主振動應用譜曲線作

9、某強震記錄的最大地震反應計算， 最后一般通過統(tǒng)計理論對各主振型最大反應值進行組合， 近似求得結構的整體最大反應值。 </p><p>　　3、動態(tài)時程分析法。動態(tài)時程分析法是上世紀六十年代以后伴隨有限元法、計算機技術兩方 </p><p>　　面的發(fā)展而出現(xiàn)的。該法把大型橋梁結構離散成多節(jié)點、多自由度的結構有限元動力計算模型，將地震強迫振動的激振( 地震加速度時程) 直接輸入， 借助計算機

10、逐步積分求解結構反應時程。 </p><p>　　三、 橋梁抗震設計措施 </p><p>　　1、地震區(qū)要選擇好橋位和橋型。 </p><p>　　橋位應選擇在基本列度較低及河岸穩(wěn)定和地基良好的地段。從選線、定橋位、決定橋孔布置等方面盡可能避免選擇在軟弱黏性土層、可液化土層和地層嚴重不均勻的地段， 特別是斷層地段。如必須設置在可液化或松軟土層的河岸地段時， 橋墩橋

11、臺應采用樁或沉井等深基礎， 橋長應適當增長， 在主河槽和河灘分界的地形突變處不宜設置橋墩。橋梁中線應與河流正交。橋型要選擇抗震性能好、整體性強的結構體系， 如連續(xù)梁， 無鉸拱等。 </p><p>　　2、 基礎抗震措施 </p><p>　　應加強基礎的整體性和剛度，同時采取減輕上部荷載等相應措施，以防止地震引起動態(tài)和永久的不均勻變形。在可能發(fā)生地震液化的地基上建橋時， 應采用深基礎，使

12、樁或沉井穿過可能液化的土層埋入較穩(wěn)定密實的土層內一定深度。并在樁的上部，離地面1~ 3 m 的范圍內加強鋼筋布設。 </p><p><b>　　3、橋臺抗震措施 </b></p><p>　　橋臺胸墻應適當加強，并增加配筋，在梁與梁之間和梁與橋臺胸墻之間應設置彈性墊塊，以緩和地震的沖擊力。采用淺基的小橋和通道應加強下部的支撐梁板或做滿河床鋪砌，使結構盡量保持四鉸框架

13、的結構，以防止墩臺在地震時滑移。當橋位難以避免液化土或軟土地基時，應使橋梁中線與河流正交，并適當增加橋長，使橋臺位于穩(wěn)定的河岸上。橋臺高度宜控制在8 m 以內；當臺位處的路堤高度大于8 m 時，橋臺應選擇在地形平坦、橫坡較緩、離主溝槽較遠且地質條件相對較好的地段通過，并盡量降低高度，將臺身埋置在路堤填方內，臺周路堤邊坡腳設置漿砌片石或混凝土擋墻進行防護，橋臺基礎酌留富余量。如果地基條件允許，應盡量采用整體性強的T形、U 形或箱形橋臺，對

14、于樁柱式橋臺， 宜采用埋置式。對柱式橋臺和肋板式橋臺，宜先填土壓實，再鉆孔或開挖，以保證填土的密實度。為防止砂土在地震時液化，臺背宜用非透水性填料，并逐層夯實，要注意防水和排水措施。 </p><p>　　4、 橋墩抗震措施 </p><p>　　利用橋墩的延性減震是當前橋梁抗震設計中常用的方法。高墩宜采用鋼筋混凝土結構，宜采用空心截面?？蛇m當加大樁、柱直徑或采用雙排的柱式墩和排架樁墩，樁

15、、柱間設置橫系梁等，提高其抗彎延性和抗剪強度。在橋墩塑性鉸區(qū)域及緊接承臺下樁基的適當范圍內應加強箍筋配置，墩柱的箍筋間距對延性影響很大， 間距越小延性越大。橋墩的高度相差過大時矮墩將因剛度大而最先破壞?？蓪辗胖迷阡撎淄怖飦碚{整墩柱的剛度和強度， 套筒下端的標高同其他橋墩的地面標高。 </p><p>　　5、支撐連接構件抗震措施 </p><p>　　墩臺頂帽上均應設置防止落梁措施，加

16、縱、橫向擋塊以限制支座的位移和滑動。橡膠支座具有一定的消能作用，對抗震有利。在不利墩上還應采用減隔震支座( 聚四氟乙烯支座、疊層橡膠支座和鉛芯橡膠支座等) 及塑性鉸等消能防震裝置等。選用伸縮縫時，應使其變形能力滿足預計地震產(chǎn)生的位移，并使伸縮縫支承面有足夠的寬度，同時設置限位器與剪力鍵。 </p><p>　　6、 結點抗震措施 </p><p>　　橋梁結點區(qū)域一旦受損將難以修復。城市高

17、架橋墩柱的結點、橋墩與蓋梁的結點、橋墩與基礎的結點等，是保證橋梁整體工作的重要構件。在橋梁抗震設計中， 除了保證墩、梁有足夠的承載力和延性外， 還要保證橋梁結點有足夠的承載力， 避免結點過早破壞， 即“強節(jié)點， 弱構件”。 </p><p>　　我國是世界地震多發(fā)國家之一， 具有頻度高、強度大、分布廣的特點。公路橋梁這種典型的線狀工程地震易損性較高。因此， 我們要認真的對震害進行分析， 從震害中吸取經(jīng)驗和教訓，

18、推動橋梁抗震設計理論、方法和抗震措施不斷發(fā)展及進步， 從而更大限度的減少國民經(jīng)濟損失。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]范立礎, 李建中. 汶川橋梁震害分析與抗震設計對策[ J] . 公路, 2009, 5. </p><p>　　[2] 劉蕾蕾. 混凝土梁式橋典型震害及抗震措施研究[J]. 西南