道路桥梁的抗震设计

来源:南粤论文中心 作者:林星 发表于:2015-03-04 12:19  点击:
【关健词】地震;桥梁;抗震设计
【摘要】在道路工程中,桥梁是不可或缺的重要组成部分,其抗震性能的优劣直接关系到结构的稳定性。基于此点,本文首先简要分析了地震作用下道路桥梁结构的主要破坏形式,并在此基础上提出道路桥梁的抗震设计方法。期望通过本文的研究能够对提高道路桥梁的整体抗震性能有所帮助。

         一、地震作用下道路桥梁结构的主要破坏形式
在地震作用的影响下,大体可将桥梁结构的破坏形式分为以下几类:
(一)桥梁上部结构破坏
通过对大量在地震中遭受破坏的桥梁结构进行调查分析后发现,桥梁上部结构在地震作用下被破坏的情况非常少见,但由于支撑表面积过小、支撑连接件失效而引起的落梁现象在地震中比较常见,其中顺桥向的落梁现象居多,当梁体顺桥向坠落时,梁端会对桥梁下部结构产生出一定的撞击力,这样容易引起墩台破坏,从而丧失对上部结构的支撑力,由此会造成上部结构坍塌。
(二)桥梁下部结构破坏
在地震作用下,桥梁的下部结构多数都是由于水平地震力产生的振动效应而损坏的,破坏程度比较轻微时,会导致混凝土保护层脱落、墩身开裂、纵筋屈曲,程度严重时,则会造成墩台倾斜甚至倒塌。目前,国内绝大多数公路桥梁采用的都是钢混柱式墩,这种墩台形式在地震中的破坏均发生在柱身与基础的连接部位。
(三)桥梁支座破坏
在桥梁结构中,支座是不可或缺的重要组成部分之一,一旦支座破坏,将会直接影响到桥墩和梁体。地震发生时,强度较大的地震力会造成支座连接件损坏,严重时甚至会导致桥梁的上部与下部结构失联,进而引起落梁。通过对一些地震中的桥梁结构进行研究后发现,几乎所有的桥梁支座在地震中均会出现不同程度的损坏,可见,支座是整个桥梁结构中作为薄弱的环节之一。
(四)桥梁基础破坏
采用扩大基础的桥梁结构在地震作用下,基础一般不会出现严重的损坏,仅会出现不同程度的沉降或是滑移,而采用桩基础的桥梁结构在地震作用下,基础破坏现象较多,并且不容易发现。
由于地震本身具有一定的随机性,公路桥梁可能遭遇到不同等级的地震,所以在对桥梁结构进行抗震设计时,必须综合考虑,只有这样,才能确保桥梁结构的稳定性。
二、道路桥梁的抗震设计方法
(一)道路桥梁的主要设计方法
1.在公路桥梁抗震设计中,桥梁位置的选择十分重要,实际工程中应当按照具体需要,了解并掌握工程所在地的地震活动详情、地震地质资料,并以此为依据进行综合分析,避开地震灾害发生时,容易引起地基失效的松软场地,尽可能将桥址选择在土质坚硬的场地上。工程实践表明,基岩、坚硬的碎石地基是最为理想的桥址场地,若是在饱和松散细砂、软弱粘土等不稳定的地质上建设桥梁,则必须做好地基处理工作。此外,在地基稳定的前提下,还应当充分考虑桥梁结构本身与地基的振动特性,避免共振效应的影响。
2.在公路桥梁抗震设计中,要确保桥梁结构具有良好的整体性,上部结构要尽量连续。结构的整体性好,能够有效防止各类构件在地震作用时被振散掉落,并且这也是桥梁结构发挥空间作用的前提条件。为了满足整体性的要求,在桥梁结构抗震设计中,无论是在平面还是里面上,结构的布置都要做到几何尺寸及刚度均匀、规整。
3.相关研究结果显示,桥梁的地震破坏源于地震动能引起的结构振动,基于这一前提,在对桥梁结构进行抗震时,必须要使从地基传入结构的振动能尽可能的小,同时还要确保结构本身具有足够的刚度、强度及延性,以此来防止不能容忍的破坏。在不增加桥梁结构自重和不改变结构刚度的情况下,提高桥梁结构的整体强度和延性是最为简单且有效的抗震途径。在桥梁结构设计中,刚度的选择可以对结构变形进行控制,而强度与延性则与结构的抗震性能密切相关。鉴于地震动本身属于一种周期反复作用的运动,所以在结构设计时,必须充分考虑构件强度和刚度的退化效应。
4.在桥梁结构抗震设计中,可以采用多道抗震设防,即在一个抗震结构体系当中,某一部分延性较好的构件在地震作用下会先达到屈服,并充分发挥出其吸收和消耗地震能的作用,此时该部分便可作为抗震的首道防线,而其它的结构构件则会在该道防线完全屈服后才依次屈服,进而形成第二、第三或更多道防线,这样能够极大程度地提高桥梁结构的整体抗震性。
5.对位于地震区域内的桥梁结构,在进行抗震设计时,桥墩要尽可能选用等截面的形式,这是因为此种类型的墩台纵波应力相对较小,有利于减少波应力;在桥墩较粗且能够承受较大的拉力时,为避免桥面在地震作用下出现上抛的情况,可以采用高强度螺栓将桥梁与墩台可靠连接在一起;应对桥台的胸墙进行强化处理,并在梁间设置弹性较好的衬垫,以此来缓和冲击作用,限制梁的纵向位移,或是采用防震锚栓。
6.桥梁的结点区域一旦受到地震力作用而损坏,修复起来非常困难,所以在桥梁结构抗震设计中,不仅要确保墩、梁具备足够的承载力,而且还要保证桥梁结点具有足够的承载力,防止结点过早破坏的情况发生。
7.在墩台的顶帽上,应当设置防落梁措施,如加设纵向或是横向挡块,以此来限制支座位移和滑动。
(二)道路桥梁结构抗震设计中的注意事项
1.因为地震灾害本身具有不确定性和随机性,所以很容易造成桥梁结构抗震计算失真。在对桥梁结构进行抗震计算的过程中,一般采用的都是近似仿真的计算方法,所得的计算结果与实际震害存在一定的差异,如果完全按照抗震计算结果对桥梁结构进行抗震设计,则会导致桥梁的抗震性能不足。为了避免此类问题的发生,应当以抗震计算结果为主要参考依据,并以结构体系的选择则和抗震构造设计为重点,这样能够进一步提高结构的抗震性能。
2.应当尽可能选用连续的桥跨代替简支梁跨,以此来减少伸缩缝的数量,这样不但能够有效降低落梁的可能性,而且还能进一步提升桥面行车的舒适性。需要特别注意的是,在地震区域内的桥梁结构,桥跨不宜过长,如果跨度过大,那么墩柱需要承受的轴向力也会随之增大,这样一来会使墩柱本身的延性降低,一旦发生地震,极有可能造成墩柱破坏。
3.采用橡胶支座且无固定支座的桥跨,必须设置防位移角钢,以此来作为支座的抗震措施。同时,震区内拱桥墩台的基础必须设置在岩性较好的场地上。
4.在设计墩柱时,为更好地提供约束,可以考虑采用螺纹型箍筋。同时,墩身与基础的纵向筋伸入盖梁和承台必须有一定的锚固长度,以此来增强连接点的延性。
5.对于高度较高的排架式桥墩,墩与墩之间应当设置横系梁,这样能够有效降低地震作用下墩柱的横向位移幅度。此外,要对桥梁结构的减隔震设计予以足够的重视,并在抗震设计中,积极采用各种新技术、新材料,借此来提高桥梁结构的抗震性能,这是非常重要的一点。 (责任编辑:南粤论文中心)转贴于南粤论文中心: http://www.nylw.net(代写代发论文_广州毕业论文代笔_广州职称论文代发_广州论文网)

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