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桥梁抗震

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桥梁抗震

桥梁抗震范文第1篇

关键词:桥梁 抗震技术

中图分类号:K928文献标识码: A

桥梁作为交通生命线的枢纽工程,一旦遭受地震破坏,将会导致巨大的经济损失,并影响震后灾区的救援和重建工作,使得人们对桥梁的抗震性能越来越重视。桥梁抗震性能研究主要有两个方面,一是对新建桥梁采取合理的抗震设计和抗震构造措施;二是对现役桥梁的抗震加固。

一、桥梁抗震前期设计

1、前期总体设计应注意问题

总体设计中应注意的问题在公路桥梁总体设计中,首先需要注意的是桥位的选择。桥址应选择地质坚硬的场地,如基岩、坚实的碎石类地基以及硬粘土地基都是比较理想的首选场地。

要注意避开地震时可能发生地基失效的松软场地,如饱和松散粉细砂、人工填土、极软的粘土地基以及不稳定的坡地都属于是危险地区。如桥梁是拱桥形式那么则应尽量避免跨越断层,在特殊情况下,则要先进行地震安全性评价再进行选择;其次要注

意的是桥型的选择。应结合当地的地形、地质条件,工程规模以及震害经验来选择合理的桥梁型式以及墩台和基础型式,还要尽可能地采用技术先进的、经济合理的以及便于修复加固的结构体系。同时,可以考虑采用减震的新结构,如型钢混凝土结构等;最后要注意的是桥孔的布置。要选择有利于抗震的等跨布置,要注意体形简单、自重轻、刚度和质量分布均匀、重心低、便于施工的型式,尽可能地避免高墩与大跨的结合

2、桥梁抗震构造措施

桥梁抗震构造的有效措施可以分为基础抗震措施、桥台抗震措施和桥墩抗震措施要防止地震引起的动态和永久的不均匀变形,就要求必须做好基础抗震,即要在增加基础的整体性和度的同时减轻上部荷载。对于桥址位于可能发生地震液化的地段时,应采用使桩或沉井穿过可能液化的土层埋入较稳定密实的土层内一定深度的深基础,并在桩的上部(离地面1~3m的范围内)加强钢筋布设;桥台抗震应采取加强桥台胸墙、增加配筋以及在梁与梁子健和梁与桥台胸墙之间设置弹性垫块等有效措施,以达到缓和地震冲击力的目的。对于浅基的

小桥和通道则要加强下部的支撑梁板,也可以做满河床铺砌,是桥梁结构尽量保持四铰框架以起到防止墩台在地震时滑移的作用。对于桥址位于液化土或软土地基时,可尽量使桥梁中线与河流呈正交并适当延长桥长,将桥台定位于稳定河岸上的方法来起到抗震的效果;桥墩抗震的常用方法是利用桥墩的延性减震。高墩可采用钢筋混凝土结构,空心截面,适当加大桩、柱的直径,也可采用双排的柱式墩和排架桩墩,在桩、柱之间设置横系梁等,以达到有效提高桥墩的抗弯延性和抗震强度的目的。

二、现役桥梁抗震加固方法

抗震加固的主要目的在于防止桥跨倒塌,其次是将损伤、破坏控制在一定程度内。一般来说,在桥梁加固中有两种策略。一是增加桥的抗震能力,使结构有足够的强度去抵抗地震力;二是降低地震对桥梁结构的地震反应,使现有结构的强度能够抵抗地震作用,比如增加隔震支座。

1、上部结构加固

上部加固的主要目的是防止各种原因引起的落梁破坏。

(1)伸缩缝和铰

加固简支钢梁或预制混凝土梁,最常用的、也是最传统的方法就是使用缆索约束装置,设计缆索时应注意尽可能少地占用梁和下部路面之间的竖向净空。如果期望纵向位移大于有效支座宽度,简支梁的缆索加固方法可以与墩帽支座的加宽相结合。钢梁的另一种加固办法是,用拼接板把腹板联系在一起,使梁在墩帽支座上保持连续。跨中有铰的梁,应增加铰的约束装置。由于在地震中,铰支座会发生局部性损伤,铰支座可用的实际长度要比最初设计的长度要小的多。因此要加宽铰支座或者将框架体系连在一起是很有必要的。

(2)侧向支撑

梁之间的侧向刚度通常由某种横向支撑体系或横隔梁提供。这些侧向支撑体系常用来抵抗风荷载、施工荷载、活荷载所引起的离心力及地震荷载。而且,侧向支撑体系不能承受支座承载能力和剪切键能力那么大的力,结果是支撑体系屈曲。理想的办法是,增加另外几组实际上尽可能接近支座的支撑、加劲肋或横隔梁。

(3)混凝土边梁

边梁是用来提高混凝土桥的纵向能力。这些梁把已有的箱型结构外的相邻排架连接在一起。在在单层桥梁结构中,外伸梁在纵向激励下易扭曲。在双层结构中,边梁需要有足够的刚度和强度,以保证塑性铰出现在柱上,减小了下层桥面外伸梁墩帽的扭转需求量

2、下部结构加固

桥梁的大部分地震损伤破坏发生在下部结构上,因此下部结构加固是整个桥梁抗震加固工程的重点,也是难点。

(1)柱罩

所依据的理论是提高现有钢筋混凝土桥墩的延性、抗剪和抗弯能力。在一些情况下,限制塑性铰区域的径向膨胀应变。实验表明,把径向膨胀应变限制在01001,钢筋的搭接接头就会保持固结而且能产生截面完全塑性弯矩能力。与限制径向应变相反,在提供整个塑性铰区域足够约束的同时,允许发生大于01001的径向膨胀应变,使得有可能形成铰

(2)填充墙

对于多柱桥梁来说,填充墙是个较好的方法。它有两个明显的优点:不仅提高了柱的横向能力,而且限制了柱的横向位移。通过限制柱的横向位移,便消除了在墩帽中形成塑性铰的可能。费用可能小于前述的其他几个加固方法。值得注意的是,在稍微倾斜或没有倾斜的桥梁排架的纵向能力方面,填充墙不是有效的。

(3)连梁

连梁是用于提高混凝土排架的横向能力的。连梁的功能由它在地面标高以上的位置决定。连梁置于排架底部标高处,以替代现有不足的墩帽。这类连梁的主要功能就是保护现有上部结构,迫使在柱上产生塑性铰。小的地震下也易受损。支座加固,一般是用弹性橡胶垫支座取代钢滚轴式支座来实现。

(4)帽梁的加固

帽梁存在着几种潜在的失效模式。按照墩帽的类型,这些易损性可能包括支座破坏、剪切键破坏、支座宽度不够以及帽梁破坏等。帽梁失效模式包括弯曲、剪切、扭转和节点剪切。

(5)基础加固

通常基础的加固是:增设上覆盖层以提高基础抗剪能力,或均匀加宽基础,增加接触面积以提高稳定性和抗弯能力,还有就是把基础锚固于土中或是通过连接杆穿过基础把承台与桩联系起来。

参考文献:

桥梁抗震范文第2篇

关键词:桥梁抗震设计;影响;重要性;方法

中图分类号:U445.7文献标识码:A

最近几年,我国经济建设快速发展,推动了铁路工程、公路工程以及市政工程的发展,而这些工程都会涉及到桥梁建设,所以桥梁在数量和跨度上得到了很大的提高。与此同时桥梁也出现了很多问题,2008年的汶川地震促使桥梁遭到严重损坏。桥梁遭到损害之后,不仅促使群众损失了生命财产,也降低了相关部门应对突发事件的能力,所以桥梁抗震设计是非常重要的。

一、地震对桥梁的影响

桥梁和建筑结构相比,对地震的反应更加敏感。建筑结构体系内部是高次超静定,如果有承重构件损坏,其他的构件可以继续承重,所以不一定能造成灾难性的后果。可是,桥梁结构一般是静定结构或者低次超静定结构,如果一个或者几个构件遭到损坏,就会影响整个结构,促使桥梁在发生地震时就会受到严重影响。

地震主要通过两种形式影响桥梁结构物,首先是场地和结构物发生相对位移,导致强制变形;其次是场地运动导致结构物震动。第一种是因为强制变形产生的超静定内力或者严重的相对变形对结构物的安全产生影响;第二种是利用惯性力将地震载荷加到结构物上,导致结构物的承受超过其承载极限,进而损坏桥梁。

二、桥梁震害分析

桥梁震害受到地震烈度的直接影响,如果烈度较低,产生的震害就轻,如果烈度较高,产生的震害就重。同时,桥梁的震害还受到桥梁的结构形式、体系布置以及桥址区的影响。

(一)桥梁支座的震害

桥梁结构中抗震性能比较薄弱的环节是桥梁支座。通过对震害的调查表明支座震害较为严重。主要由于桥梁设计忽视了抗震要求,导致有些支座形式和材料不能满足抗震要求,同时连接和支档等构造措施不够合理。支座遭到破坏主要表现为支座脱落、支座锚栓被剪断、支座位移等。

(二)桥梁墩柱的震害

桥梁墩柱震害主要表现为墩柱弯曲破坏和墩柱剪切破坏。而弯曲破坏主要表现为混凝土剥落、开裂等,进而导致严重的形变。剪切破坏常见于大地震,这属于脆性破坏,一般导致桥梁垮塌,产生严重的震害。

(三)桥梁桥台的震害

桥台震害主要表现为地基承载力丧失之后会导致桥台滑移、台身和上部结构的碰撞、桥台倾斜。如果一端桥台垮塌就会严重损害边跨桥梁。例如唐山大地震导致较多的桥梁破坏,尤其是桥头高填土处等。

(四)桥梁基础的震害

大部分震害资料表明,桥梁基础发生震害主要由于地基失效。桩基础的震害,不仅由于地基失效,还因为上部结构的惯性力导致的弯曲破坏等。另外不合理的桩基设计也导致了震害。

(五)落梁

落梁震害主要表现出纵向落梁。主要由于地基失效导致桥梁跨度变大或者错位等。在地震中经常发生落梁事故,例如唐山大地震有18座公路桥梁发生落梁,在汶川大地震中也发生类似的落梁震害,最终导致桥梁垮塌。

三、桥梁抗震的重要性

(一)建筑抗震设防重要性的分类

依据建筑对在社会、政治、经济、文化的影响程度,建筑抗震设防类别的重要性可以分为甲类、乙类、丙类、丁类。而桥梁属于甲类,其抗震设防标准应该高于本地区抗震设计基本地震加速值A得要求。而公路桥梁抗震设防有可分为甲类和乙类。如果桥梁在交通网络中占有关键位置,并且承担着较大的交通量的大跨度桥是甲类;而在交通枢纽上的其他桥梁是乙类。根据以上标准甲类指的是那些多孔跨度超过1000米或者单孔跨径超过150米;乙类指大、中、小桥梁。

四、桥梁抗震设计的主要方法

防止落桥的主要方法有AASHTO-LRFD桥梁设计规范和Caltrans桥梁设计规范。

(1)AASHTO-LRFD 桥梁设计方法

首先,这种桥梁设计方法中的地震荷载是一种水平效应。通过弹性地震反应系数和上部结构等效重量之积,可以得到地震荷载的水平效应。地震的

反应系数公式为:Cm=1.25AS/Tm¾<2.5A=A90.8+4Tm=3ASTm¾。

公式中,A 表示的是加速度系数,A 的确定是根据等震图进行的,等震图表示在设计寿命50 年之内超过这个地震等级的概率为10%;S 表示的是场地系数;Tm 表示的是以秒为单位的第m 模态的结构周期。通过地震的反应系数公式,可以采用四种地震分析方法对设计图进行合理设计,分别是均布荷载法、单模态谱法、多模态谱法和时程法。

(2)Caltrans桥梁设计规范

Caltrans桥梁设计规范是一种单一水平基准力的设计方法,主要有四方面设计组成:用弹性加速反应谱ARS定义地震力、用多模态反应谱分析考虑桥台刚度效应、用延性和风险系数设计构建以考虑非弹性效应、合理设计构建详图。此种桥梁设计方法在计算岩石峰值加速度时主要应用反应谱定义地震力,然后对反应谱得出的反应谱曲线进行分析,最终得出岩石峰值加速度。此种方法可以应用不同方法对不同形态的桥梁进行抗震设计。比如,如果桥梁的对称性良好,就要应用等效静力分析法;如果桥梁结构不规则,就要应用多模态反应谱分析方法进行桥梁抗震设计。

当前,人们不断提高对桥梁抗震设计的重视度,很多专家也加强研究桥梁抗震设计,而Caltrans这种桥梁抗震设计方法获得了最大的进步。Caltrans重新分类新的桥梁,进而增加了桥梁抗震性能准则的桥梁类型,明确分出标准桥梁和非标准桥梁。桥梁抗震设计保证了桥梁所有结构的强度以及延伸性,避免桥梁在地震中倒塌。Caltrans桥梁抗震设计采用了新的方法,在桥柱、桥墩、背墙以及侧墙上设置非弹性。Caltrans桥梁抗震设计关注位移。所以,此种方法认为结构外形以及塑性的转动能力决定了应用非弹性静力分析和估算。每一种抗震分析方法存在着优势和劣势,只有充分利用优势,避免劣势,才能得到更好的桥梁抗震设计。

五、结语

当前,我国正在建设高速公路,而公路桥梁是其重要组成,促使人们加大了对桥梁建设质量的重视。为了提高桥梁质量,相关人员就要加强桥梁抗震设计,不断完善桥梁设计,为公路建设服务,为经济和社会的发展服务。

参考文献

[1] 陈尧三,赵铁永,石丽芳.关于桥梁抗震设计的几点思考 [J]. 科技资讯,2008(02).

[2] 郑锦新.浅谈公路桥梁的抗震设计 [J]. 科技创新导报,2009(22).

桥梁抗震范文第3篇

关 键 词:桥梁结构;抗震;设计理论;综述

中图分类号:K928 文献标识码: A

桥梁是生命线工程的重要组成部分,是交通运输的枢纽工程,在抗震救灾中处于极其重要的地位。因此,如何提高桥梁的抗震能力,使桥梁在地震时能起到安全疏散、避难的作用,地震后确保抗震救灾重建家园的交通需要,是桥梁工程中的重要研究课题。中国的桥梁抗震的发展远远落后与其它西方国家。在参考国内外桥梁抗震的主要设计思想与方法后,笔者主要介绍了震害形式的和抗震理论的发展。

1. 桥梁主要的震害形式

1.1上部结构震害

桥梁上部结构震害按照产生原因的不同,可以分为结构震害、碰撞震害和位移震害。其中最常见的是移位,最严重的是落梁。桥梁碰撞震害包括:桥面伸缩缝位置混凝土裂缝及压碎变形,混凝土伸缩缝位置护栏混凝土撞损。桥梁位移震害主要表现为上部结构的纵向位移、横向位移以及扭转。一般来说,设置伸缩缝的地方比较容易发生位移震害。

1.2支座震害

支座的破坏形式主要表现为支座的位移,锚固螺栓拔出、剪断,活动支座脱落,以及支座本身构造上的破坏等。在汶川地震中,桥梁支座损坏较多,支座存在位移,剪切变形,鼓包等震害。这是因为汶川的中小跨度梁桥一般均采用板式橡胶支座,支座与墩台和粱体间无连接措施,地震中出现了梁体与支座间的相对滑动。

1.3下部结构和基础震害

汶川地震中大量桥梁盖梁抗震挡块(剪力键)的剪断或剪裂现象较为普遍。桥台的震害一般比桥墩多,由于地基土液化,使桥台向河心滑移,下沉,倾斜等;由于台背动土压力,使桥台倾斜,倾倒,台身断裂等。桥墩的震害主要是墩身下沉,倾斜及倾倒和墩身开裂,切断等。基础的震害主要表现是基础的整体移动倾斜,下沉或桩身或沉井的开裂或断裂。

2.桥梁抗震设计理论的发展

2.1一阶段抗震设计思想(基于强度抗震设计方法)

我国《公路工程抗震设计规范》(1989)和美国AASHTO(2005)等规范对于规则桥梁的抗震设计和验算均采用基于强度的抗震设计方法。其主要的设计过程为:首先,计算结构的自振周期T0 ,并根据弹性加速度反应谱计算结构的弹性地震力Fe0;然后,考虑结构进入塑性状态后与弹性工作状态的差别采用一个强度折减系数R(我国采综合影响系数Cz)对弹性地震力进行折减,得到结构的设计地震力Fd0 ;最后,取结构的屈服力与设计地震力相等,并据此来进行结构的配筋设计。

2.2基于强度的抗震设计方法的局限性

从以上可以看出,在基于强度抗震设计方法中,仅体现了结构对强度的要求,但没有明确提出结构的设计目标。基于强度的抗震设计过程和强度折减系数的取值具有较大的模糊性,这主要表现在以下几方面:

1)基于强度设计理论需首先确定结构的自振周期,结构的自振周期与结构的初始刚度直接相关,一般在进行桥梁的抗震设计时,取墩柱的毛截面刚度作为截面的弹性刚度或者通过采用一个常系数对毛截面刚度进行折减来考虑混凝土开裂的影响。这种方法,实际上隐含假定截面的刚度是与强度互不相关的。

2)影响结构的位移延性能力的因素很多,但由结构位移延性能力所确定的强度折减系数非常模糊。对桥墩,结构的位移延性能力不仅与墩底截面的轴压比、配箍率有关,而且还要受到墩柱本身的形状比L/D基础变形和橡胶支座柔性等因素的影响。

3)在基于强度抗震设计方法中,没有明确提出结构的设计目标,在设计过程中又仅体现了结构对强度的要求,从而容易造成工程技术人员偏重于保证结构的强度而忽略了对变形的要求。基于强度抗震设计方法存在的这些局限性,使得工程技术人员很难对结构的抗震性能进行有效地把握和控制,不利于实现基于性能的抗震设计思想。

2.3 基于性能抗震设计

2.3.1 发展概况

在抗震设防的早期阶段,抗震设防是以单一设防水准,采用基于强度设计方法来保证结构安全为标准的。1989年美国的洛马・普里埃塔(LomaPrieta)地震(M7.0)虽然都是中等震级的地震,但却造成了极为惨重的经济损失。基于对上述问题的深刻反思,引发了地震工程界对设防水准、结构安全和经济性之间合理关系的重新认识,美国学者于20世纪90年代初提出了基于性能的抗震设计思想。

基于性能的抗震设计理论以结构抗震性能分析为基础,针对每一种抗震作用水准,将结构的抗震性能划分成不同等级,设计者根据结构的用途,业主、使用者及邻居的特殊要求,采用合理的抗震性能目标和合适的结构抗震措施进行设计,使结构在各种水准地震作用下的破坏损失,能为业主选择和承受,通过对工程项目进行生命周期的费效分析后达到一种安全可靠和经济合理的优化平衡。

2.3.2 基于性能抗震设计的目的

基于性能的抗震设计的目的是将所设计的结构在指定强度地震下的破损状态及其造成的经济损失、人员伤亡等控制在预期的目标范围内,使结构震后的功能得以延续、维持。其中,基于性能的抗震设计方法是性能设计理论的重要内容,近年来国内外不少学者对此进行深入研究。

2.3.3 基于性能抗震设计的方法

基于性能的抗震设计方法主要有承载能力设计方法、直接基于位移进行抗震设计方法、能量设计法。(此方法最先运用于建筑结构上,可以作为桥梁结构的一种参考)

2.3.4 基于性能抗震设计的特点

与基于强度的抗震设计思想相比,基于性能的抗震设计思想主要有以下几个特点:

1)性能目标的多级性,即在不同的地震设防水准下,结构应满足不同等级的性能要求;对重要的结构,其性能目标要高于一般结构。

2)性能目标的可选性。在基于性能的抗震设计中,可以在满足规范的前提下,根据结构的用途及业主、使用者等的特殊要求,由工程师同业主、使用者共同研究制订结构的性能目标。

3)结构抗震性能的可控制性。在基于性能抗震设计中,在设计初始就明确结构的性能目标,并且使通过设计,使结构在各级地震作用的反应能够达到预先确定的性能目标,因而结构的抗震性能是可以预测和控制的。

3 结 语

中国桥梁结构抗震规范现在经历一个由基于强度抗震思想过渡到基于性能抗震思想的过渡阶段。在这关键的过渡时期,设计人员应该逐步适应基于性能的设计方法。并且应该对抗震设防水准进行比较清晰的规定,还应该对性能有合理的指标来规范(特别是在基本地震作用情况下)。

对桥梁结构抗震设计,还应该同样重视延性设计(即加强构造措施)。以此来消除或者减弱计算结果与实际情况的误差。

通过对桥梁地震灾害的研究,当前引起地震灾害主要原因是由落梁,引起落梁原因是墩梁相对位移过大,限制相对位移过大措施有:加长支撑面,纵向设计连接装置,横向设置挡块(横挡纵联)。

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桥梁抗震范文第4篇

关键词:震害;桥梁抗震设计;抗震加固技术

随着我国城市化进程加快,作为城市基础设施之一的公路交通其重要性越来越突出。同时,我国处于地震多发地带,尤其是近几年不断发生各种等级的地震。在地震发生时,不仅会有大量的地面建筑物及各种设施遭到破坏或倒塌,大量人员伤亡,而且还会严重造成交通中断。若作为抗震救灾生命线工程之一的公路交通(尤其是铁路桥梁、城市高架、公路桥梁等公路工程的咽喉要道)受到较大损坏,将会给后续救助工作造成极大的困难。此外,目前我国公路行业现采用的抗震设防标准是《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01-2008),公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01-2008)较《公路工程抗震设计规范》(JTJ 004-89)在设计思想、安全设防标准、设计方法、设计程序和构造细节等诸多方面均有很大的变化和深入。

一、桥梁的震害原因

结合国内外以往的地震,大部分桥梁都会受到不同程度的破坏,分析其震害主要有以下几点:

桥台震害。

其主要表现为桥台与路基一起滑动并移向河心,以致桥头、重力式桥台的胸腔及桩柱式桥台的桩柱不同程度沉降、开裂、倾斜和折断等。另外,桥头的沉降会导致翼墙损坏并开裂,而重力式桥台胸腔开裂会引起整个台体被移动并下沉。

桥墩震害。

在地震力作用下桥墩会不同程度的倾斜、沉降、滑移、开裂、剪断和钢筋扭曲。

支座震害。

根据以往工作经验,会发现某些桥梁的支座设计并未充分考虑抗震的需求,如某些支座形式和材料上存在缺陷、在构造上连接与支挡等构造措施不足等,以致支座在地震力作用下会发生较大的变形和位移。

地基与基础震害。

在地震力作用下地基中的砂土会被液化,以致地基失效,基础沉降或不均匀沉降,从而导致地面较大变形,地层发生水平滑移、下层、断裂等。地基与基础震害会使桥梁发生坍塌,给震后修复工作带来困难。

梁的震害。

梁的震害主要是有桥台震害、桥墩震害、支座震害等引起的,其主要表现为主梁坠落,这也是最严重的震害现象。

桥梁的抗震设计

抗震概念设计。

由于地震的发生存在不确定因素和复杂因素,同时结构计算模型需要假定结果且与实际情况存在较大差异,以致“计算设计”在一定程度上较难控制结构的抗震性能,因此,对于结构抗震设计来说,不能完全依赖计算,“概念设计”其实比“计算设计”更加重要。而良好的“概念设计”将直接影响着结构抗震性能。良好的“概念设计”必须是,在设计桥梁方案阶段应根据功能要求、静力分析和桥梁的抗震性能等取舍抗震结构体系。

在抗震概念设计时,应重视上、下部结构连接部位和过渡孔处连接部位的设计及塑性铰预期部位和桥墩形式的选取;应对动力特性进行简单的分析、对地震反应进行评估,接着结合结构设计对结构的抗震薄弱部位、构造设计及是否能通过配筋等进行进一步地分析。以分别保证桥梁结构的经济性、抗震安全性和在桥址处的场地条件下所选择的结构体系是良好的结构体系。最后,应根据分析结果对抗震性能的优劣进行综合性评判,再决定是否对设计方案进行修改。

延性抗震设计。

桥梁的抗震设计主要是反复进行①仔细地对预期会出现的塑性铰部位进行配筋设计;②为保证抗震安全性应分析并验算整个桥梁结构的抗震能力这两个阶段,直到通过抗震能力验算。

桥梁减、隔震设计。

此设计可以较好地提高桥梁抗震能力,并且具有简便、先进、经济等优点。此种设计的装置主要是通过对结构的能量耗散能力的增大或者增大结构主要振型周期使其落在能量较少的范围内两种措施使结构地震反应减少。在进行减、隔震设计时应充分结合结构特点和场地地震波频率特性,选用适合的设置方案、相应参数、及减隔震装置,并对结构的受力和变形进行合理地分配。

桥梁的抗震加固技术

对于处于地震多发区的已经修建的桥梁,应根据更为先进的设计思想对其进行抗震性能评价,并结合评价结果考虑是否应给予相应的抗震加固措施。

维护结构连接件

当支承连接件不能承受桥梁上、下部结构产生的相对位移时可能会失去相应的作用,并导致梁体坠毁。而这种情况往往都是由施工单位和养护单位在桥梁支承连接件的性能质量的重视度不够所引起的。因此,我们应定期对桥梁支座、伸缩缝等连接构件进行维护。在国内目前采用较多的维护方法有采用挡块、连梁装置等安装于伸缩缝等上部接缝处;安装限位装置于简支的相邻梁间;为耗散作用于机构的地震能量增加耗能装置及减隔震支座;增加支承面的宽度等措施。此外,在桥梁使用期间定期检查并维护支座时应随时清除伸缩缝内的杂物。

加固上部结构

加固上部结构主要有粘贴钢板加固法、增大截面加固法和结构体系转换法。粘贴钢板加固法主要在梁板桥的主梁底部出现严重横向裂缝时使用。在粘贴钢板、钢筋或纤维时应特别注意粘贴位置,即粘贴位置应尽量远离中性轴加固区。同时还应注意黏结剂的性能以保证锚固的可靠性;增加截面加固法主要是增设钢筋在桥梁下部以提高主梁的抗弯能力。同时,如果增设的钢筋较多可考虑将主梁下部的截面面积增大以避免超筋构件的出现。另外,应设置锚固筋、传力销、剪力键等可靠的连接物在新老结构材料之间以避免增加的重量破坏原截面;结构体系转换法主要指将可承受负弯矩的钢筋设置在简支梁的梁端,使相邻两主梁连起来就可形成多跨连续梁,进而达到提高桥梁承载力的目的。

加固下部结构

下部结构的加固主要有柱罩、填充墙、连梁、加固支座、加固帽梁、桥台和加固基础等措施。填充墙具有提高柱的横向能力和限制柱的横向位移等特点,可用于多柱桥梁;连梁可提高混凝土排架的横向能力。连梁可置于排架底部标高处替代墩帽,也可置于地面标高和排架底部标高之间的某个位置以调整特定排架的横向刚度;一直以来支座都是地震中受损最容易的部位,而为加固支座现在一般都采用隔震支座加固桥梁的方式,此外还有用铅芯橡胶支座或者缆索与弹性支座配套使用代替弹性支座的方法;帽梁加固方法最常见的是给现有帽梁增设垫板;桥台加固主要有两种方法,一是支座延长装置,二是用木材、混凝土或钢筋填塞夹缝,后者采用较多;通常基础加固的方法是增设覆盖层、均匀增加基础、增加接触面积或将基础锚固于土中等。

结论

要做好桥梁的抗震设计,就要不断加深对地震机理的认识,提高和完善桥梁结构物的各项功能,以及桥梁抗震构造措施进一步的改进和完善。目前我国对于桥梁抗震加固技术相对比较成熟,在实践过程当中要结合公路桥梁的特点,这样才能有效的提高我国公路桥梁的抗震性能和抵御地震灾害的能力。

参考文献:

[1]范立础,桥梁抗震[M],上海:同济大学出版社,1997

桥梁抗震范文第5篇

关键词:桥梁;抗震;加固

中图分类号: K928 文献标识码: A

1、桥梁震后检测加固的必要性

目前国内外对地震序列作用下结构物的破坏研究很少涉及。中国地震局地球物理研究所以量化形式研究了建筑物相继经历主震、余震作用下的破坏状态。然而,各类桥梁在余震中的抗震能力并没有具体的研究,桥梁在震后的抗震能力评估与加固仍是保证结构在地震中通行能力的有效措施。

2、抗震震害与加固的实施

一般来说,在桥梁加固中有两种策略。一是增加桥的抗震能力,使结构有足够的强度去抵抗地震力;二是降低地震对桥梁结构的地震反应,使现有结构的强度能够抵抗地震作用,比如增加隔震支座。美日两国的抗震加固准则都包含了这两种方法,其加固方法也基本相似。

2.1 上部结构加固

上部加固的主要目的是防止各种原因引起的落梁破坏。

2.1.1 伸缩缝和铰

地震时,桥梁相邻框架常会以不同相位振动引起两类位移问题。第一类是这些框架在铰处碰撞而引起的局部性损伤。一般来说,这种局部性损伤不会引起桥梁倒塌,因此不是主要关注的问题。第二类是铰连接发生分离,如果运动很大,就有可能使相邻跨发生落梁。加固简支钢梁或预制混凝土梁,最常用的、也是最传统的方法就是使用缆索约束装置,但对于多跨连续桥梁效果不是特别明显,因为多跨连续桥梁相邻跨在地震中的相对位移没有简支桥梁那么大。

钢梁的另一种加固办法是,用拼接板把腹板联系在一起,使梁在墩帽支座上保持连续。跨中有铰的梁,应增加铰的约束装置。

2.1.2 侧向支撑

梁之间的侧向刚度通常由某种横向支撑体系或横隔梁提供。这些侧向支撑体系常用来抵抗风荷载、施工荷载、活荷载所引起的离心力及地震荷载。而且,侧向支撑体系不能承受支座承载能力和剪切键能力那么大的力,结果是支撑体系屈曲。理想的办法是,增加另外几组实际上尽可能接近支座的支撑、加劲肋或横隔梁。

2.1.3 混凝土边梁

边梁是用来提高混凝土桥的纵向能力。这些梁把已有的箱型结构外的相邻排架连接在一起。在单层桥梁结构中,外伸梁在纵向激励下易扭曲。有两个加固方案,一是加强外伸墩帽,同时保持其在柱顶的扭转和弯曲固定连接;二是使柱顶铰接,这样便可减小易损外伸墩帽的扭转需求量。在双层结构中,边梁需要有足够的刚度和强度,以保证塑性铰出现在柱上,减小了下层桥面外伸梁墩帽的扭转需求量。

2.2 下部结构加固

桥梁的大部分地震损伤破坏发生在下部结构上,因此下部结构加固是整个桥梁抗震加固工程的重点,也是难点。

2.2.1 柱罩

(1)钢罩。用两块钢板卷成一半径比柱子大的半圆后,现场焊接成一套管。目前普遍使用的有三类:一是沿柱全高完全灌浆,它主要用于抗剪和抗弯能力不足的柱子,其二是沿部分高度设置的罩,因此对抗剪不足的墩柱所取作用很小,这类加固的界限,通常取为柱直径的1.5倍或取在最大弯矩减小到75%的地方;其三是前两者的组合,使用于抗剪能力足的墩柱。实验证明,沿全高用钢罩加固的混凝土柱,强度会提高30%左右,而截面的弹性模量也会有相应的提高。

(2)混凝土罩。在加固异型柱但又不改变柱的几何形状特征时,混凝土罩是个较好的办法。现有墩柱加固,是绕柱外面部分放置环箍,然后把包住环箍的钢筋钻入并粘结在柱子上,然后用混凝土包住钢筋,于是保留了柱的原来形状。

(3)高级复合材料罩。这是最有发展前景的一种技术,这种加固方法提高了现有桥墩的约束和抗剪能力,并且不改变桥墩的几何形状。实验表明,用CFRP加固的周围带裂缝的柱,抗震性能和没有裂缝时是一样的。用钢罩和CFRP加固的柱破坏模式从弯曲破坏变为底部滑移破坏,延性增强。CFRP罩的层数越多,延性越好。对于剪切破坏模型,用钢罩和CFRP罩加固,可以提高限制侧向变形的能力,但是多层CFRP罩不能提高柱的延性,反而会导致其他模式的破坏。实验证明,用CFRP加固的空心桥墩延性系数会有很大的提高,可以达到4.9~5.5。

(4)钢丝包裹罩。这也是一种较新的加固技术,它包括利用把预应力钢绞线裹在桥墩上,然后把键形物放在钢绞线和桥墩之间,有效地给钢绞线施加预应力。其优点是不改变桥墩的几何形状,缺点是劳动强度高,而且目前只能用于圆形桥墩。还有一种新的加固形式就是八边形罩。实验表明,在加固矩形柱时,八边形具有和椭圆一样的加固效果,而且八边形的造价比椭圆形要低15%。矩形罩可以提高柱的抗剪强度,然而在提高柱的抗弯能力上效果不明显。

2.2.2 填充墙

对于多柱桥梁来说,填充墙是个较好的方法。它有两个明显的优点:不仅提高了柱的横向能力,而且限制了柱的横向位移。通过限制柱的横向位移,便消除了在墩帽中形成塑性铰的可能。费用可能小于前述的其他几个加固方法。值得注意的是,在稍微倾斜或没有倾斜的桥梁排架的纵向能力方面,填充墙不是有效的。

2.2.3 连梁

连梁是用于提高混凝土排架的横向能力的。连梁的功能由它在地面标高以上的位置决定。连梁置于排架底部标高处,以替代现有不足的墩帽。这类连梁的主要功能就是保护现有上部结构,迫使在柱上产生塑性铰。在其他情况下,为了调整特定排架的横向刚度,连梁可能置于地面标高和排架底部标高之间的某个位置。使用连梁可以减少质心和刚度之间的偏离。这种结构调整对于加固桥梁所有柱上的延性需求量的均匀分布和减少尤为重要。

2.2.4 支座的加固

支座加固,一般是用弹性橡胶垫支座取代钢滚轴式支座来实现。在一些使用性能水准要求较高的情况中,可用底部隔震支座替换钢支座。用隔震支座加固桥梁,已经越来越得到人们的认可,许多应用实例证明了这是一项花费少,但是效果比较显著的抗震加固措施。

2.2.5 帽梁的加固

帽梁存在着几种潜在的失效模式。按照墩帽的类型,这些易损性可能包括支座破坏、剪切键破坏、支座宽度不够以及帽梁破坏等。帽梁失效模式包括弯曲、剪切、扭转和节点剪切。处理抗弯和抗剪切能力不足的加固方法,通常是给现有帽梁增设垫板,在垫板中施加预应力也是一个有效的办法。

2.2.6 桥台

(1)支座延长装置

桥台和非整浇墩帽处的支座延长装置,由现有表面上的附加混凝土组成。附着在现有桥台或墩帽表面上的支座延长装置,其设计与牛腿设计相似。

(2)用木材、混凝土或钢材填塞夹缝

一些制作式桥台在上部结构端横隔梁和背墙之间,通常存在着夹缝或大的间隙。如果这些缝隙不被填充,在桥台后面的土被挤密之前,柱子必将经受大的变形。用混凝土、钢材、或木材填塞夹缝,可以作为一个加固方法。

2.2.7 基础加固

通过对多种类型的基础分析发现,单单增加桥墩的抗弯能力,对提高桥的抗震效果不明显。通常基础的加固是:增设上覆盖层以提高基础抗剪能力,或均匀加宽基础,增加接触面积以提高稳定性和抗弯能力,还有就是把基础锚固于土中或是通过连接杆穿过基础把承台与桩联系起来。新混凝土要牢固地附加在旧基础上。做到这一点,可以通过凿掉现有的钢筋周围的混凝土,将新钢筋焊到或以机械的方式连接到旧钢筋上。