橋梁抗震設計研究論文

　　橋梁抗震設計研究論文主要針對橋梁抗震設計要點、破壞的類型、橋梁的防震措施進行了研究。

　　橋梁抗震設計研究論文【1】

　　[摘 要]我國地震時常發生，震害強烈，破壞力大。

　　因此，對于我國的公路橋梁工程建筑來說，必須要加強防震措施，減少地震帶來的損失。

　　我國安全防災等相關部門要不斷加強公路橋梁質量規范和設計，推進抗震措施的理論發展和實踐技術，來保障人民財產在地震災害中不受較大的損失，促進社會的和諧發展。

　　[關鍵詞]橋梁抗震設計、破壞的類型、措施

　　一、地震給橋梁帶來的破壞類型

　　(一)支座破壞

　　根據我國對地震災害中橋梁的調查顯示112座橋梁中有53座橋梁約占47%發生了支座破壞，綜合國內外十次大地震的調查報告，支座的破壞現象屬于普遍現象。

　　支座的地震災害主要表現為支座傾斜和剪斷、自動支座的脫落和支座自身建造組成的破壞。

　　支座墊塊被重力壓碎，使得橋板不穩定，甚至造成落梁。

　　落梁的發生與支座破壞密切相關，支承破壞使得橋梁上部失去支撐，造成落梁事故。

　　當支座破壞時會使得墩-梁之間產生位移，當墩梁間的相對位移大于主梁擱置長度后，主梁將從橋墩脫落從而使得發生落梁。

　　(二)梁體移位造成的破壞

　　上部梁體的移位是震害中常見的破壞，根據地震的震向而發生縱向移位、橫向移位以及扭轉移位。

　　其中伸縮縫處發生移位成為主要災害。

　　地震時地勢的扭曲，橋梁的梁體移位是絕對的。

　　如果震幅較小不會發生太大的移位，震后將換掉不能正常工作的的支座，把梁體加固后恢復原位，橋梁就還可以正常工作。

　　但是，如果震幅過大，造成較大移位就會導致落梁。

　　所以采取抗震措施減小梁體位移就顯得十分重要。

　　就如云南地震時的有些橋梁上部結構沒有落梁，發生了比較大的移位。

　　雖然沒有出現塌落事故，但是已經成為廢橋不再能夠正常使用了。

　　(三)地基與基礎破壞

　　地基與基礎的嚴重破壞是導致橋梁倒塌的重要原因，而且倒塌后基本無法修理。

　　基礎與地基的緊密相連，基礎的好壞直接影響著地基的穩定程度。

　　基礎的破壞勢必會引起地基的破壞，使得出現移位、傾斜、下沉、折斷和屈曲失穩等現象。

　　擴大基礎的震害一般由砂土液化、地基失效的不均勻沉降、土承載力和穩定性較差、地面變形較大等導致地層發生水平滑移、下沉、斷裂而造成的基礎破壞。

　　常見基礎破壞除了上面的原因外，還有上部結構傳導下來的慣性力所引起的樁基剪切、彎曲破壞，更有樁基礎設計不當所引起的。

　　橋墩在地震中會出現橋墩傾斜、沉降、移位、墩身剪斷、開裂，受壓緣的混凝土崩壞，鋼筋屈曲、裸露，橋墩與基礎連接處折斷、開裂等現象。

　　二、橋梁的抗震設計要點

　　(一)抗震概念設計

　　地震的發生存在多種偶然的復雜性因素，使得結構計算模型需要的假定結果與實際情況存在較大差異，以致計算機在一定程度上難以預測抗震性能。

　　所以，在橋梁結構抗震設計中，不一定要完全信賴計算，概念設計其實比計算設計更加準確可信。

　　優秀的概念設計使得橋梁結構的抗震性能更加出色。

　　優秀的概念設計需要根據橋梁的功能和結構作出相應的力學分析，設計出獨特的防震結構體系。

　　抗震橋梁設計時，應對動力特征進行簡單分析和對震力進行預測，找到橋梁結構設計的薄弱部位進行加固;然后對上、下部結構連接部位和過渡孔處連接部位及塑性鉸預期部位和橋墩形式的選取、構造設計等進行分析同時作出相應的補救措施，防治橋梁出現坍塌，來保證橋梁結構的經濟性、抗震安全性和選擇結構體系正確性。

　　最后，應根據分析結果對抗震性能的好壞進行綜合性評定，根據分析結果再對設計方案進行不斷的修改和完善，力求達到最佳。

　　(二)延性抗震設計

　　橋梁的抗震設計，要對預期會出現的塑性鉸部位進行配筋設計計算，對其進行加固和防護;同時為保證抗震安全性，對橋梁結構進行分析，直到通過抗震能力檢測。

　　考慮多數條件，多種墩高和場地及多種地震烈度的情況，在進行橋墩線彈性最大彎矩比和非線性位移延性比參數的變化規律分析是通過大量數據分析統計和計算得到的，根據隨機地震反應理論和動力計算，總結出估算解決橋墩位移延性的方法，降低地震所造成的危害。

　　(三)橋梁減、隔震設計

　　進行橋梁減震和隔震設計可以較好地提高橋梁抗震能力，并且具有簡便、先進、經濟等優點。

　　減隔震支座的設計裝置使得結構消耗的能量較少同時增大結構的振型周期，降低了地震時的震波頻率，良好的自我復位能力結合了結構特點選取適當的建設方案，建立相應的建造參數，合理有效的使得結構地震的反應程度降低，使地震后橋梁上部結構基本能夠恢復到原來的位置，最大程度的減少了橋梁建筑損失程度。

　　(四)場地的選擇

　　在場地選擇的過程中，應該選擇有利于橋梁抗震的地勢基礎。

　　其中有利于抗震的地段主要指一些土壤條件好和比較堅實的地段。

　　不利于橋梁抗震的地段主要是指在地震的過程中可能發生陷落的松軟地段以及土壤成因、巖石狀態和性質都不明顯的地段。

　　三、公路橋梁的防震措施

　　(一)防止落梁的措施

　　主梁的支承長度按照公式：a≥50+L(L是指梁的跨徑;L單位為m;a單位為cm)有伸縮縫的相聯橋墩在設置主梁限位裝置的時候，適當的將主梁的支承長度在伸縮范圍內取值稍微偏大一點。

　　依據國內外建設規范以及抗震建筑設計細則，應設置縱向防落梁的安全防衛構造，但是限位裝置不能妨礙防落梁構造作用的正常發揮。

　　擋板構造尺寸應該適當偏大，主筋配筋要足，擋塊內側加入減震橡膠塊，特別是在斜彎橋設計中應比直線橋具備更多的考慮擋塊，內側不僅應設置橡膠塊，還應考慮留有不小于5cm的縫隙，同時橋墩蓋梁端部懸出擋塊外10cm為宜。

　　(二)橋臺的抗震防護措施

　　橋臺胸墻需要加強，并加大配筋數量，用來緩沖地震的作用力。

　　在各個梁中間和梁與橋臺胸墻中間適當設置彈性墊塊，選取淺基的橋洞和通道來加強下部的支撐梁板，為防止墩臺在地震時滑移，盡量使結構形狀保持四鉸框架。

　　當橋位位置處于液化土或軟土的地基時，使得橋梁中線與河流保持正交形狀，并適當增加架橋距離，才能保證橋梁的安全質量。

　　當橋臺處于路堤較高的高度時，這樣的情況就應該首先選擇在地形平坦、橫坡較緩的地段通過，來保證橋臺的穩定。

　　橋臺高度的降低是穩定的前提，然后再將臺身掩埋在路堤土方內，保證填土的密實度。

　　基礎的建設應盡量采取整體性強的T形、U形或箱形橋臺，來保證地基的穩定強度。

　　為防止砂土在地震時液化，橋臺背部的每一層都需要非透水性的填料進行夯實，并且要加強防水設施的建設。

　　(三)橋墩抗震保護措施

　　橋梁抗震設計中利用橋墩的延性減震的方法是現在最實用的方法。

　　高位橋墩應該采用鋼筋混凝土的建筑結構，同時加強空心截面，加大橋樁和橋柱的半徑。

　　在橋墩塑性鉸位置和挨著承臺下樁基的范圍區域內加強箍筋數量的配置，墩柱之間的箍筋距離與延性有著重要關系，距離越大延性越小，相對的間距越小延性越大。

　　橋墩的高度相差過大時高度低的墩將延性較差最先受到嚴重的破壞。

　　現有的絕大多數橋梁建筑中的結構都是鋼筋混凝土結構，雖然鋼筋混凝土結構具有優秀的抗震性能，但是如果設計不合理，鋼筋混凝土結構在地震的作用下就會造成巨大的破壞。

　　所以，通過一些抗震的措施來保證結構具有抗震所需的延性，抗震能力十分重要，這種做法也是為了在大強度的地震中保證橋臺建筑物的結構不被改變和破壞，從而實現建筑抗震設計這一目標，使建筑物結構的完整與安全得到有效地保障。

　　橋梁工程的抗震設計對整個橋梁質量安全有著重要的意義。

　　四、結束語

　　近些年來，國內外地震災害頻繁發生，給人類生存帶來了極大的威脅。

　　隨著科技的發展，我國在抗震措施方面有了較大的突破。

　　在公路橋梁設計上對抗震建設的重視，保證了人民財產的安全和公路橋梁設施的完整，避免了公路橋梁結構受到地震災害的毀滅。

　　主要闡述了我國公路橋梁的主要震害，對公路橋梁設計與抗震措施進行了簡單的分析和指導。

　　公路橋梁抗震設計研究論文【2】

　　摘　要：作者針對公路橋梁抗震設計做了一些理論和實踐的探討，內容主要包括橋梁結構震害及其原因分析和橋梁減震設計要點，并對公路橋梁抗震設防措施進行了介紹

　　關鍵詞：公路橋梁;抗震設計

　　我國處于世界兩大地震帶———環太平洋地震帶和亞歐地震帶之間，是一個強震多發國家，汶川、玉樹地震表明強烈地震將引發長期的社會政治、經濟問題，并帶來難以慰籍的感情創傷。

　　在抗震救災中，公路交通運輸網更是搶救人民生命財產和盡快恢復生產、重建家園、減輕次生災害的重要環節，所以公路橋梁是生命系統工程中的重要組成部分，公路橋梁抵抗震害的能力是橋梁設計中重點關注的問題之一[1]。

　　1.橋梁結構震害及其原因分析

　　要想建立正確的抗震設計方法、采取有效抗震措施,對公路橋梁震害及其產生的原因的調查和分析是必不可少的。

　　從世界各國的地震震例統計資料看,公路橋梁的震害現象主要有以下幾種:一、對梁式橋梁地震位移造成上部活動節點處因蓋梁寬度設置不足導致落梁或梁體相互磁撞引起的破壞,而對拱式結構則主要表現在拱上建筑和腹拱的破壞,拱圈在拱頂、拱腳產生的破損裂縫,甚至整個隆起變形。

　　二、由于地震造成的地基土液化,加大了地面位移從而加劇了結構反應,大大增大了落梁的可能性。

　　三、對支座的抗震要求考慮不足造成支座發生過大的位移和變形從而造成支座本身構造上的破壞等,進而對結構的其他部位產生不利的影響。

　　四、橋梁下部結構抗力不足導致的地震時下部開裂、變形和失效,進而對全橋的不利影響。

　　五、地震時使得在松軟地基上的橋梁在發生河岸滑移導致全橋長度的縮短而造成的比較嚴重的震害[2]。

　　2.橋梁減震設計要點

　　對于地震區的橋型選擇，宜按下列幾個原則進行：盡量減輕結構的自重和降低其重心，以減小結構物的地震作用和內力，提高穩定性，力求使結構物的質量中心與剛度中心重合，以減小在地震中因扭轉引起的附加地震力，應協調結構物的長度和高度，以減少各部分不同性質的振動所造成的危害作用，適當降低結構剛度，使用延性材料提高其變形能力，從而減少地震作用，加強地基的調整和處理，以減小地基變形和防止地基失效。

　　2.1結構的剛度對稱有利于抗震,不等跨的橋梁容易發生震害。

　　特別是一座橋內墩身高度相差過大,在較矮的橋墩上會產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生大的地震力。

　　設計上盡量避免在高烈度區采用這種橋型,如無法避免。

　　宜在不利墩上設置消能措施降低墩頂集成剛度,例如設抗震支座等。

　　2.2對橋梁抗震性加以分析研究,某類結構不能在地震區應提出更能內修建,在分析研究原有結構抗震性能的基礎上,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,要系統考慮結構的行為能力設計。

　　2.3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結構抗震設防的“以剛克剛”的舊傳統設防觀點，對地裂、地出發點,改變單純的邊坡倒塌、沙土液化時橋梁結構如何抗震設防也應該做出深入的研究[3]。

　　2.4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預應力混凝土,而且可以提高它的延性。

　　不但對鋼筋混凝土、混凝土結構、混合結構的延性都需展開研究。

　　3.公路橋梁抗震設防措施

　　合理的結構形式和成功的抗震設計,即合理的概念設計可以大大地減輕甚至避免震害的發生。

　　一個是概念設計、一個是構造細節設計。

　　需要注意的是,這兩個東西其實和具體的抗震計算關系不大,計算只是輔助手段,只是驗證概念和細節的合理性。

　　所以設計師需要的是對橋梁抗震設計基本概念和原理的深刻理解。

　　從結構上來說,要清楚哪些結構有利于抗震,哪些結構抗震不利,其中包括橋型、上部結構、下部結構、墩臺、基礎的處理等等。

　　構造細節措施則包括一些基本的抗震措施,比如支座的選擇、擋塊的設置等等,還包括構件細節的構造措施、比如墩的箍筋配置、節點配筋構造。

　　國內外橋梁抗震研究人員一直都在研究橋梁的合理構造措施,合理的構造措施可以提高整體的延性及滯回耗能能力。

　　在確定路線的總走向和主要控制點時,應盡量避開基本烈度較高的地區和震害危險性較大的地段;在路線設計中,要合理利用地形,正確掌握標準,盡量采用淺挖低填的設計方案以減少對自然平衡條件的破壞。

　　對于地震區的橋型選擇,宜按下列幾個原則進行:盡量減輕結構的自重和降低其重心,以減小結構物的地震作用和內力,提高穩定性;力求使結構物的質量中心與剛度中心重合,以減小在地震中因扭轉引起的附加地震力;應協調結構物的長度和高度,以減少各部分不同性質的振動所造成的危害作用;適當降低結構剛度,使用延性材料提高其變形能力,從而減少地震作用;加強地基的調整和處理,以減小地基變形和防止地基失效。

　　4.結語

　　雖然目前地震還不可有效的預測,但是只要我們通過研究認識到地震對結構的破壞規律,我們就能通過一定的抗震設防原則制定相關的抗震設防措施并控制好施工質量,這樣就能盡量減低震害的影響。

　　參考文獻

　　[1]趙國輝,劉健新.汶川地震橋梁震定分析及抗震設計啟示[J].震災防御技術,2008,3(4)：363-369.

　　[2]吉隨旺,唐永建,胡德貴,汪軍,陶雙江.四川省汶川地震災區干線公路典型震害特征分析[J].巖石力學與工程學報,2009,28(6)：1250-1260.

　　[3]王東升,郭恩棟,柳春光,翟桐.鋼筋混凝土圓形截面柱式橋墩抗震性能評價[J].世界地震工程,2001,1.

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