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      橋梁抗震

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      橋梁抗震

      橋梁抗震范文第1篇

      關鍵詞:橋梁 抗震技術

      中圖分類號:K928文獻標識碼: A

      橋梁作為交通生命線的樞紐工程,一旦遭受地震破壞,將會導致巨大的經濟損失,并影響震后災區的救援和重建工作,使得人們對橋梁的抗震性能越來越重視。橋梁抗震性能研究主要有兩個方面,一是對新建橋梁采取合理的抗震設計和抗震構造措施;二是對現役橋梁的抗震加固。

      一、橋梁抗震前期設計

      1、前期總體設計應注意問題

      總體設計中應注意的問題在公路橋梁總體設計中,首先需要注意的是橋位的選擇。橋址應選擇地質堅硬的場地,如基巖、堅實的碎石類地基以及硬粘土地基都是比較理想的首選場地。

      要注意避開地震時可能發生地基失效的松軟場地,如飽和松散粉細砂、人工填土、極軟的粘土地基以及不穩定的坡地都屬于是危險地區。如橋梁是拱橋形式那么則應盡量避免跨越斷層,在特殊情況下,則要先進行地震安全性評價再進行選擇;其次要注

      意的是橋型的選擇。應結合當地的地形、地質條件,工程規模以及震害經驗來選擇合理的橋梁型式以及墩臺和基礎型式,還要盡可能地采用技術先進的、經濟合理的以及便于修復加固的結構體系。同時,可以考慮采用減震的新結構,如型鋼混凝土結構等;最后要注意的是橋孔的布置。要選擇有利于抗震的等跨布置,要注意體形簡單、自重輕、剛度和質量分布均勻、重心低、便于施工的型式,盡可能地避免高墩與大跨的結合

      2、橋梁抗震構造措施

      橋梁抗震構造的有效措施可以分為基礎抗震措施、橋臺抗震措施和橋墩抗震措施要防止地震引起的動態和永久的不均勻變形,就要求必須做好基礎抗震,即要在增加基礎的整體性和度的同時減輕上部荷載。對于橋址位于可能發生地震液化的地段時,應采用使樁或沉井穿過可能液化的土層埋入較穩定密實的土層內一定深度的深基礎,并在樁的上部(離地面1~3m的范圍內)加強鋼筋布設;橋臺抗震應采取加強橋臺胸墻、增加配筋以及在梁與梁子健和梁與橋臺胸墻之間設置彈性墊塊等有效措施,以達到緩和地震沖擊力的目的。對于淺基的

      小橋和通道則要加強下部的支撐梁板,也可以做滿河床鋪砌,是橋梁結構盡量保持四鉸框架以起到防止墩臺在地震時滑移的作用。對于橋址位于液化土或軟土地基時,可盡量使橋梁中線與河流呈正交并適當延長橋長,將橋臺定位于穩定河岸上的方法來起到抗震的效果;橋墩抗震的常用方法是利用橋墩的延性減震。高墩可采用鋼筋混凝土結構,空心截面,適當加大樁、柱的直徑,也可采用雙排的柱式墩和排架樁墩,在樁、柱之間設置橫系梁等,以達到有效提高橋墩的抗彎延性和抗震強度的目的。

      二、現役橋梁抗震加固方法

      抗震加固的主要目的在于防止橋跨倒塌,其次是將損傷、破壞控制在一定程度內。一般來說,在橋梁加固中有兩種策略。一是增加橋的抗震能力,使結構有足夠的強度去抵抗地震力;二是降低地震對橋梁結構的地震反應,使現有結構的強度能夠抵抗地震作用,比如增加隔震支座。

      1、上部結構加固

      上部加固的主要目的是防止各種原因引起的落梁破壞。

      (1)伸縮縫和鉸

      加固簡支鋼梁或預制混凝土梁,最常用的、也是最傳統的方法就是使用纜索約束裝置,設計纜索時應注意盡可能少地占用梁和下部路面之間的豎向凈空。如果期望縱向位移大于有效支座寬度,簡支梁的纜索加固方法可以與墩帽支座的加寬相結合。鋼梁的另一種加固辦法是,用拼接板把腹板聯系在一起,使梁在墩帽支座上保持連續。跨中有鉸的梁,應增加鉸的約束裝置。由于在地震中,鉸支座會發生局部性損傷,鉸支座可用的實際長度要比最初設計的長度要小的多。因此要加寬鉸支座或者將框架體系連在一起是很有必要的。

      (2)側向支撐

      梁之間的側向剛度通常由某種橫向支撐體系或橫隔梁提供。這些側向支撐體系常用來抵抗風荷載、施工荷載、活荷載所引起的離心力及地震荷載。而且,側向支撐體系不能承受支座承載能力和剪切鍵能力那么大的力,結果是支撐體系屈曲。理想的辦法是,增加另外幾組實際上盡可能接近支座的支撐、加勁肋或橫隔梁。

      (3)混凝土邊梁

      邊梁是用來提高混凝土橋的縱向能力。這些梁把已有的箱型結構外的相鄰排架連接在一起。在在單層橋梁結構中,外伸梁在縱向激勵下易扭曲。在雙層結構中,邊梁需要有足夠的剛度和強度,以保證塑性鉸出現在柱上,減小了下層橋面外伸梁墩帽的扭轉需求量

      2、下部結構加固

      橋梁的大部分地震損傷破壞發生在下部結構上,因此下部結構加固是整個橋梁抗震加固工程的重點,也是難點。

      (1)柱罩

      所依據的理論是提高現有鋼筋混凝土橋墩的延性、抗剪和抗彎能力。在一些情況下,限制塑性鉸區域的徑向膨脹應變。實驗表明,把徑向膨脹應變限制在01001,鋼筋的搭接接頭就會保持固結而且能產生截面完全塑性彎矩能力。與限制徑向應變相反,在提供整個塑性鉸區域足夠約束的同時,允許發生大于01001的徑向膨脹應變,使得有可能形成鉸

      (2)填充墻

      對于多柱橋梁來說,填充墻是個較好的方法。它有兩個明顯的優點:不僅提高了柱的橫向能力,而且限制了柱的橫向位移。通過限制柱的橫向位移,便消除了在墩帽中形成塑性鉸的可能。費用可能小于前述的其他幾個加固方法。值得注意的是,在稍微傾斜或沒有傾斜的橋梁排架的縱向能力方面,填充墻不是有效的。

      (3)連梁

      連梁是用于提高混凝土排架的橫向能力的。連梁的功能由它在地面標高以上的位置決定。連梁置于排架底部標高處,以替代現有不足的墩帽。這類連梁的主要功能就是保護現有上部結構,迫使在柱上產生塑性鉸。小的地震下也易受損。支座加固,一般是用彈性橡膠墊支座取代鋼滾軸式支座來實現。

      (4)帽梁的加固

      帽梁存在著幾種潛在的失效模式。按照墩帽的類型,這些易損性可能包括支座破壞、剪切鍵破壞、支座寬度不夠以及帽梁破壞等。帽梁失效模式包括彎曲、剪切、扭轉和節點剪切。

      (5)基礎加固

      通常基礎的加固是:增設上覆蓋層以提高基礎抗剪能力,或均勻加寬基礎,增加接觸面積以提高穩定性和抗彎能力,還有就是把基礎錨固于土中或是通過連接桿穿過基礎把承臺與樁聯系起來。

      參考文獻:

      橋梁抗震范文第2篇

      關鍵詞:橋梁抗震設計;影響;重要性;方法

      中圖分類號:U445.7文獻標識碼:A

      最近幾年,我國經濟建設快速發展,推動了鐵路工程、公路工程以及市政工程的發展,而這些工程都會涉及到橋梁建設,所以橋梁在數量和跨度上得到了很大的提高。與此同時橋梁也出現了很多問題,2008年的汶川地震促使橋梁遭到嚴重損壞。橋梁遭到損害之后,不僅促使群眾損失了生命財產,也降低了相關部門應對突發事件的能力,所以橋梁抗震設計是非常重要的。

      一、地震對橋梁的影響

      橋梁和建筑結構相比,對地震的反應更加敏感。建筑結構體系內部是高次超靜定,如果有承重構件損壞,其他的構件可以繼續承重,所以不一定能造成災難性的后果。可是,橋梁結構一般是靜定結構或者低次超靜定結構,如果一個或者幾個構件遭到損壞,就會影響整個結構,促使橋梁在發生地震時就會受到嚴重影響。

      地震主要通過兩種形式影響橋梁結構物,首先是場地和結構物發生相對位移,導致強制變形;其次是場地運動導致結構物震動。第一種是因為強制變形產生的超靜定內力或者嚴重的相對變形對結構物的安全產生影響;第二種是利用慣性力將地震載荷加到結構物上,導致結構物的承受超過其承載極限,進而損壞橋梁。

      二、橋梁震害分析

      橋梁震害受到地震烈度的直接影響,如果烈度較低,產生的震害就輕,如果烈度較高,產生的震害就重。同時,橋梁的震害還受到橋梁的結構形式、體系布置以及橋址區的影響。

      (一)橋梁支座的震害

      橋梁結構中抗震性能比較薄弱的環節是橋梁支座。通過對震害的調查表明支座震害較為嚴重。主要由于橋梁設計忽視了抗震要求,導致有些支座形式和材料不能滿足抗震要求,同時連接和支檔等構造措施不夠合理。支座遭到破壞主要表現為支座脫落、支座錨栓被剪斷、支座位移等。

      (二)橋梁墩柱的震害

      橋梁墩柱震害主要表現為墩柱彎曲破壞和墩柱剪切破壞。而彎曲破壞主要表現為混凝土剝落、開裂等,進而導致嚴重的形變。剪切破壞常見于大地震,這屬于脆性破壞,一般導致橋梁垮塌,產生嚴重的震害。

      (三)橋梁橋臺的震害

      橋臺震害主要表現為地基承載力喪失之后會導致橋臺滑移、臺身和上部結構的碰撞、橋臺傾斜。如果一端橋臺垮塌就會嚴重損害邊跨橋梁。例如唐山大地震導致較多的橋梁破壞,尤其是橋頭高填土處等。

      (四)橋梁基礎的震害

      大部分震害資料表明,橋梁基礎發生震害主要由于地基失效。樁基礎的震害,不僅由于地基失效,還因為上部結構的慣性力導致的彎曲破壞等。另外不合理的樁基設計也導致了震害。

      (五)落梁

      落梁震害主要表現出縱向落梁。主要由于地基失效導致橋梁跨度變大或者錯位等。在地震中經常發生落梁事故,例如唐山大地震有18座公路橋梁發生落梁,在汶川大地震中也發生類似的落梁震害,最終導致橋梁垮塌。

      三、橋梁抗震的重要性

      (一)建筑抗震設防重要性的分類

      依據建筑對在社會、政治、經濟、文化的影響程度,建筑抗震設防類別的重要性可以分為甲類、乙類、丙類、丁類。而橋梁屬于甲類,其抗震設防標準應該高于本地區抗震設計基本地震加速值A得要求。而公路橋梁抗震設防有可分為甲類和乙類。如果橋梁在交通網絡中占有關鍵位置,并且承擔著較大的交通量的大跨度橋是甲類;而在交通樞紐上的其他橋梁是乙類。根據以上標準甲類指的是那些多孔跨度超過1000米或者單孔跨徑超過150米;乙類指大、中、小橋梁。

      四、橋梁抗震設計的主要方法

      防止落橋的主要方法有AASHTO-LRFD橋梁設計規范和Caltrans橋梁設計規范。

      (1)AASHTO-LRFD 橋梁設計方法

      首先,這種橋梁設計方法中的地震荷載是一種水平效應。通過彈性地震反應系數和上部結構等效重量之積,可以得到地震荷載的水平效應。地震的

      反應系數公式為:Cm=1.25AS/Tm¾<2.5A=A90.8+4Tm=3ASTm¾。

      公式中,A 表示的是加速度系數,A 的確定是根據等震圖進行的,等震圖表示在設計壽命50 年之內超過這個地震等級的概率為10%;S 表示的是場地系數;Tm 表示的是以秒為單位的第m 模態的結構周期。通過地震的反應系數公式,可以采用四種地震分析方法對設計圖進行合理設計,分別是均布荷載法、單模態譜法、多模態譜法和時程法。

      (2)Caltrans橋梁設計規范

      Caltrans橋梁設計規范是一種單一水平基準力的設計方法,主要有四方面設計組成:用彈性加速反應譜ARS定義地震力、用多模態反應譜分析考慮橋臺剛度效應、用延性和風險系數設計構建以考慮非彈性效應、合理設計構建詳圖。此種橋梁設計方法在計算巖石峰值加速度時主要應用反應譜定義地震力,然后對反應譜得出的反應譜曲線進行分析,最終得出巖石峰值加速度。此種方法可以應用不同方法對不同形態的橋梁進行抗震設計。比如,如果橋梁的對稱性良好,就要應用等效靜力分析法;如果橋梁結構不規則,就要應用多模態反應譜分析方法進行橋梁抗震設計。

      當前,人們不斷提高對橋梁抗震設計的重視度,很多專家也加強研究橋梁抗震設計,而Caltrans這種橋梁抗震設計方法獲得了最大的進步。Caltrans重新分類新的橋梁,進而增加了橋梁抗震性能準則的橋梁類型,明確分出標準橋梁和非標準橋梁。橋梁抗震設計保證了橋梁所有結構的強度以及延伸性,避免橋梁在地震中倒塌。Caltrans橋梁抗震設計采用了新的方法,在橋柱、橋墩、背墻以及側墻上設置非彈性。Caltrans橋梁抗震設計關注位移。所以,此種方法認為結構外形以及塑性的轉動能力決定了應用非彈性靜力分析和估算。每一種抗震分析方法存在著優勢和劣勢,只有充分利用優勢,避免劣勢,才能得到更好的橋梁抗震設計。

      五、結語

      當前,我國正在建設高速公路,而公路橋梁是其重要組成,促使人們加大了對橋梁建設質量的重視。為了提高橋梁質量,相關人員就要加強橋梁抗震設計,不斷完善橋梁設計,為公路建設服務,為經濟和社會的發展服務。

      參考文獻

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      [2] 鄭錦新.淺談公路橋梁的抗震設計 [J]. 科技創新導報,2009(22).

      橋梁抗震范文第3篇

      關 鍵 詞:橋梁結構;抗震;設計理論;綜述

      中圖分類號:K928 文獻標識碼: A

      橋梁是生命線工程的重要組成部分,是交通運輸的樞紐工程,在抗震救災中處于極其重要的地位。因此,如何提高橋梁的抗震能力,使橋梁在地震時能起到安全疏散、避難的作用,地震后確保抗震救災重建家園的交通需要,是橋梁工程中的重要研究課題。中國的橋梁抗震的發展遠遠落后與其它西方國家。在參考國內外橋梁抗震的主要設計思想與方法后,筆者主要介紹了震害形式的和抗震理論的發展。

      1. 橋梁主要的震害形式

      1.1上部結構震害

      橋梁上部結構震害按照產生原因的不同,可以分為結構震害、碰撞震害和位移震害。其中最常見的是移位,最嚴重的是落梁。橋梁碰撞震害包括:橋面伸縮縫位置混凝土裂縫及壓碎變形,混凝土伸縮縫位置護欄混凝土撞損。橋梁位移震害主要表現為上部結構的縱向位移、橫向位移以及扭轉。一般來說,設置伸縮縫的地方比較容易發生位移震害。

      1.2支座震害

      支座的破壞形式主要表現為支座的位移,錨固螺栓拔出、剪斷,活動支座脫落,以及支座本身構造上的破壞等。在汶川地震中,橋梁支座損壞較多,支座存在位移,剪切變形,鼓包等震害。這是因為汶川的中小跨度梁橋一般均采用板式橡膠支座,支座與墩臺和粱體間無連接措施,地震中出現了梁體與支座間的相對滑動。

      1.3下部結構和基礎震害

      汶川地震中大量橋梁蓋梁抗震擋塊(剪力鍵)的剪斷或剪裂現象較為普遍。橋臺的震害一般比橋墩多,由于地基土液化,使橋臺向河心滑移,下沉,傾斜等;由于臺背動土壓力,使橋臺傾斜,傾倒,臺身斷裂等。橋墩的震害主要是墩身下沉,傾斜及傾倒和墩身開裂,切斷等。基礎的震害主要表現是基礎的整體移動傾斜,下沉或樁身或沉井的開裂或斷裂。

      2.橋梁抗震設計理論的發展

      2.1一階段抗震設計思想(基于強度抗震設計方法)

      我國《公路工程抗震設計規范》(1989)和美國AASHTO(2005)等規范對于規則橋梁的抗震設計和驗算均采用基于強度的抗震設計方法。其主要的設計過程為:首先,計算結構的自振周期T0 ,并根據彈性加速度反應譜計算結構的彈性地震力Fe0;然后,考慮結構進入塑性狀態后與彈性工作狀態的差別采用一個強度折減系數R(我國采綜合影響系數Cz)對彈性地震力進行折減,得到結構的設計地震力Fd0 ;最后,取結構的屈服力與設計地震力相等,并據此來進行結構的配筋設計。

      2.2基于強度的抗震設計方法的局限性

      從以上可以看出,在基于強度抗震設計方法中,僅體現了結構對強度的要求,但沒有明確提出結構的設計目標。基于強度的抗震設計過程和強度折減系數的取值具有較大的模糊性,這主要表現在以下幾方面:

      1)基于強度設計理論需首先確定結構的自振周期,結構的自振周期與結構的初始剛度直接相關,一般在進行橋梁的抗震設計時,取墩柱的毛截面剛度作為截面的彈性剛度或者通過采用一個常系數對毛截面剛度進行折減來考慮混凝土開裂的影響。這種方法,實際上隱含假定截面的剛度是與強度互不相關的。

      2)影響結構的位移延性能力的因素很多,但由結構位移延性能力所確定的強度折減系數非常模糊。對橋墩,結構的位移延性能力不僅與墩底截面的軸壓比、配箍率有關,而且還要受到墩柱本身的形狀比L/D基礎變形和橡膠支座柔性等因素的影響。

      3)在基于強度抗震設計方法中,沒有明確提出結構的設計目標,在設計過程中又僅體現了結構對強度的要求,從而容易造成工程技術人員偏重于保證結構的強度而忽略了對變形的要求。基于強度抗震設計方法存在的這些局限性,使得工程技術人員很難對結構的抗震性能進行有效地把握和控制,不利于實現基于性能的抗震設計思想。

      2.3 基于性能抗震設計

      2.3.1 發展概況

      在抗震設防的早期階段,抗震設防是以單一設防水準,采用基于強度設計方法來保證結構安全為標準的。1989年美國的洛馬?普里埃塔(LomaPrieta)地震(M7.0)雖然都是中等震級的地震,但卻造成了極為慘重的經濟損失。基于對上述問題的深刻反思,引發了地震工程界對設防水準、結構安全和經濟性之間合理關系的重新認識,美國學者于20世紀90年代初提出了基于性能的抗震設計思想。

      基于性能的抗震設計理論以結構抗震性能分析為基礎,針對每一種抗震作用水準,將結構的抗震性能劃分成不同等級,設計者根據結構的用途,業主、使用者及鄰居的特殊要求,采用合理的抗震性能目標和合適的結構抗震措施進行設計,使結構在各種水準地震作用下的破壞損失,能為業主選擇和承受,通過對工程項目進行生命周期的費效分析后達到一種安全可靠和經濟合理的優化平衡。

      2.3.2 基于性能抗震設計的目的

      基于性能的抗震設計的目的是將所設計的結構在指定強度地震下的破損狀態及其造成的經濟損失、人員傷亡等控制在預期的目標范圍內,使結構震后的功能得以延續、維持。其中,基于性能的抗震設計方法是性能設計理論的重要內容,近年來國內外不少學者對此進行深入研究。

      2.3.3 基于性能抗震設計的方法

      基于性能的抗震設計方法主要有承載能力設計方法、直接基于位移進行抗震設計方法、能量設計法。(此方法最先運用于建筑結構上,可以作為橋梁結構的一種參考)

      2.3.4 基于性能抗震設計的特點

      與基于強度的抗震設計思想相比,基于性能的抗震設計思想主要有以下幾個特點:

      1)性能目標的多級性,即在不同的地震設防水準下,結構應滿足不同等級的性能要求;對重要的結構,其性能目標要高于一般結構。

      2)性能目標的可選性。在基于性能的抗震設計中,可以在滿足規范的前提下,根據結構的用途及業主、使用者等的特殊要求,由工程師同業主、使用者共同研究制訂結構的性能目標。

      3)結構抗震性能的可控制性。在基于性能抗震設計中,在設計初始就明確結構的性能目標,并且使通過設計,使結構在各級地震作用的反應能夠達到預先確定的性能目標,因而結構的抗震性能是可以預測和控制的。

      3 結 語

      中國橋梁結構抗震規范現在經歷一個由基于強度抗震思想過渡到基于性能抗震思想的過渡階段。在這關鍵的過渡時期,設計人員應該逐步適應基于性能的設計方法。并且應該對抗震設防水準進行比較清晰的規定,還應該對性能有合理的指標來規范(特別是在基本地震作用情況下)。

      對橋梁結構抗震設計,還應該同樣重視延性設計(即加強構造措施)。以此來消除或者減弱計算結果與實際情況的誤差。

      通過對橋梁地震災害的研究,當前引起地震災害主要原因是由落梁,引起落梁原因是墩梁相對位移過大,限制相對位移過大措施有:加長支撐面,縱向設計連接裝置,橫向設置擋塊(橫擋縱聯)。

      參考文獻(References):

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      橋梁抗震范文第4篇

      關鍵詞:震害;橋梁抗震設計;抗震加固技術

      隨著我國城市化進程加快,作為城市基礎設施之一的公路交通其重要性越來越突出。同時,我國處于地震多發地帶,尤其是近幾年不斷發生各種等級的地震。在地震發生時,不僅會有大量的地面建筑物及各種設施遭到破壞或倒塌,大量人員傷亡,而且還會嚴重造成交通中斷。若作為抗震救災生命線工程之一的公路交通(尤其是鐵路橋梁、城市高架、公路橋梁等公路工程的咽喉要道)受到較大損壞,將會給后續救助工作造成極大的困難。此外,目前我國公路行業現采用的抗震設防標準是《公路橋梁抗震設計細則》(JTG/T B02-01-2008),公路橋梁抗震設計細則》(JTG/T B02-01-2008)較《公路工程抗震設計規范》(JTJ 004-89)在設計思想、安全設防標準、設計方法、設計程序和構造細節等諸多方面均有很大的變化和深入。

      一、橋梁的震害原因

      結合國內外以往的地震,大部分橋梁都會受到不同程度的破壞,分析其震害主要有以下幾點:

      橋臺震害。

      其主要表現為橋臺與路基一起滑動并移向河心,以致橋頭、重力式橋臺的胸腔及樁柱式橋臺的樁柱不同程度沉降、開裂、傾斜和折斷等。另外,橋頭的沉降會導致翼墻損壞并開裂,而重力式橋臺胸腔開裂會引起整個臺體被移動并下沉。

      橋墩震害。

      在地震力作用下橋墩會不同程度的傾斜、沉降、滑移、開裂、剪斷和鋼筋扭曲。

      支座震害。

      根據以往工作經驗,會發現某些橋梁的支座設計并未充分考慮抗震的需求,如某些支座形式和材料上存在缺陷、在構造上連接與支擋等構造措施不足等,以致支座在地震力作用下會發生較大的變形和位移。

      地基與基礎震害。

      在地震力作用下地基中的砂土會被液化,以致地基失效,基礎沉降或不均勻沉降,從而導致地面較大變形,地層發生水平滑移、下層、斷裂等。地基與基礎震害會使橋梁發生坍塌,給震后修復工作帶來困難。

      梁的震害。

      梁的震害主要是有橋臺震害、橋墩震害、支座震害等引起的,其主要表現為主梁墜落,這也是最嚴重的震害現象。

      橋梁的抗震設計

      抗震概念設計。

      由于地震的發生存在不確定因素和復雜因素,同時結構計算模型需要假定結果且與實際情況存在較大差異,以致“計算設計”在一定程度上較難控制結構的抗震性能,因此,對于結構抗震設計來說,不能完全依賴計算,“概念設計”其實比“計算設計”更加重要。而良好的“概念設計”將直接影響著結構抗震性能。良好的“概念設計”必須是,在設計橋梁方案階段應根據功能要求、靜力分析和橋梁的抗震性能等取舍抗震結構體系。

      在抗震概念設計時,應重視上、下部結構連接部位和過渡孔處連接部位的設計及塑性鉸預期部位和橋墩形式的選取;應對動力特性進行簡單的分析、對地震反應進行評估,接著結合結構設計對結構的抗震薄弱部位、構造設計及是否能通過配筋等進行進一步地分析。以分別保證橋梁結構的經濟性、抗震安全性和在橋址處的場地條件下所選擇的結構體系是良好的結構體系。最后,應根據分析結果對抗震性能的優劣進行綜合性評判,再決定是否對設計方案進行修改。

      延性抗震設計。

      橋梁的抗震設計主要是反復進行①仔細地對預期會出現的塑性鉸部位進行配筋設計;②為保證抗震安全性應分析并驗算整個橋梁結構的抗震能力這兩個階段,直到通過抗震能力驗算。

      橋梁減、隔震設計。

      此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。此種設計的裝置主要是通過對結構的能量耗散能力的增大或者增大結構主要振型周期使其落在能量較少的范圍內兩種措施使結構地震反應減少。在進行減、隔震設計時應充分結合結構特點和場地地震波頻率特性,選用適合的設置方案、相應參數、及減隔震裝置,并對結構的受力和變形進行合理地分配。

      橋梁的抗震加固技術

      對于處于地震多發區的已經修建的橋梁,應根據更為先進的設計思想對其進行抗震性能評價,并結合評價結果考慮是否應給予相應的抗震加固措施。

      維護結構連接件

      當支承連接件不能承受橋梁上、下部結構產生的相對位移時可能會失去相應的作用,并導致梁體墜毀。而這種情況往往都是由施工單位和養護單位在橋梁支承連接件的性能質量的重視度不夠所引起的。因此,我們應定期對橋梁支座、伸縮縫等連接構件進行維護。在國內目前采用較多的維護方法有采用擋塊、連梁裝置等安裝于伸縮縫等上部接縫處;安裝限位裝置于簡支的相鄰梁間;為耗散作用于機構的地震能量增加耗能裝置及減隔震支座;增加支承面的寬度等措施。此外,在橋梁使用期間定期檢查并維護支座時應隨時清除伸縮縫內的雜物。

      加固上部結構

      加固上部結構主要有粘貼鋼板加固法、增大截面加固法和結構體系轉換法。粘貼鋼板加固法主要在梁板橋的主梁底部出現嚴重橫向裂縫時使用。在粘貼鋼板、鋼筋或纖維時應特別注意粘貼位置,即粘貼位置應盡量遠離中性軸加固區。同時還應注意黏結劑的性能以保證錨固的可靠性;增加截面加固法主要是增設鋼筋在橋梁下部以提高主梁的抗彎能力。同時,如果增設的鋼筋較多可考慮將主梁下部的截面面積增大以避免超筋構件的出現。另外,應設置錨固筋、傳力銷、剪力鍵等可靠的連接物在新老結構材料之間以避免增加的重量破壞原截面;結構體系轉換法主要指將可承受負彎矩的鋼筋設置在簡支梁的梁端,使相鄰兩主梁連起來就可形成多跨連續梁,進而達到提高橋梁承載力的目的。

      加固下部結構

      下部結構的加固主要有柱罩、填充墻、連梁、加固支座、加固帽梁、橋臺和加固基礎等措施。填充墻具有提高柱的橫向能力和限制柱的橫向位移等特點,可用于多柱橋梁;連梁可提高混凝土排架的橫向能力。連梁可置于排架底部標高處替代墩帽,也可置于地面標高和排架底部標高之間的某個位置以調整特定排架的橫向剛度;一直以來支座都是地震中受損最容易的部位,而為加固支座現在一般都采用隔震支座加固橋梁的方式,此外還有用鉛芯橡膠支座或者纜索與彈性支座配套使用代替彈性支座的方法;帽梁加固方法最常見的是給現有帽梁增設墊板;橋臺加固主要有兩種方法,一是支座延長裝置,二是用木材、混凝土或鋼筋填塞夾縫,后者采用較多;通常基礎加固的方法是增設覆蓋層、均勻增加基礎、增加接觸面積或將基礎錨固于土中等。

      結論

      要做好橋梁的抗震設計,就要不斷加深對地震機理的認識,提高和完善橋梁結構物的各項功能,以及橋梁抗震構造措施進一步的改進和完善。目前我國對于橋梁抗震加固技術相對比較成熟,在實踐過程當中要結合公路橋梁的特點,這樣才能有效的提高我國公路橋梁的抗震性能和抵御地震災害的能力。

      參考文獻:

      [1]范立礎,橋梁抗震[M],上海:同濟大學出版社,1997

      橋梁抗震范文第5篇

      關鍵詞:橋梁;抗震;加固

      中圖分類號: K928 文獻標識碼: A

      1、橋梁震后檢測加固的必要性

      目前國內外對地震序列作用下結構物的破壞研究很少涉及。中國地震局地球物理研究所以量化形式研究了建筑物相繼經歷主震、余震作用下的破壞狀態。然而,各類橋梁在余震中的抗震能力并沒有具體的研究,橋梁在震后的抗震能力評估與加固仍是保證結構在地震中通行能力的有效措施。

      2、抗震震害與加固的實施

      一般來說,在橋梁加固中有兩種策略。一是增加橋的抗震能力,使結構有足夠的強度去抵抗地震力;二是降低地震對橋梁結構的地震反應,使現有結構的強度能夠抵抗地震作用,比如增加隔震支座。美日兩國的抗震加固準則都包含了這兩種方法,其加固方法也基本相似。

      2.1 上部結構加固

      上部加固的主要目的是防止各種原因引起的落梁破壞。

      2.1.1 伸縮縫和鉸

      地震時,橋梁相鄰框架常會以不同相位振動引起兩類位移問題。第一類是這些框架在鉸處碰撞而引起的局部性損傷。一般來說,這種局部性損傷不會引起橋梁倒塌,因此不是主要關注的問題。第二類是鉸連接發生分離,如果運動很大,就有可能使相鄰跨發生落梁。加固簡支鋼梁或預制混凝土梁,最常用的、也是最傳統的方法就是使用纜索約束裝置,但對于多跨連續橋梁效果不是特別明顯,因為多跨連續橋梁相鄰跨在地震中的相對位移沒有簡支橋梁那么大。

      鋼梁的另一種加固辦法是,用拼接板把腹板聯系在一起,使梁在墩帽支座上保持連續。跨中有鉸的梁,應增加鉸的約束裝置。

      2.1.2 側向支撐

      梁之間的側向剛度通常由某種橫向支撐體系或橫隔梁提供。這些側向支撐體系常用來抵抗風荷載、施工荷載、活荷載所引起的離心力及地震荷載。而且,側向支撐體系不能承受支座承載能力和剪切鍵能力那么大的力,結果是支撐體系屈曲。理想的辦法是,增加另外幾組實際上盡可能接近支座的支撐、加勁肋或橫隔梁。

      2.1.3 混凝土邊梁

      邊梁是用來提高混凝土橋的縱向能力。這些梁把已有的箱型結構外的相鄰排架連接在一起。在單層橋梁結構中,外伸梁在縱向激勵下易扭曲。有兩個加固方案,一是加強外伸墩帽,同時保持其在柱頂的扭轉和彎曲固定連接;二是使柱頂鉸接,這樣便可減小易損外伸墩帽的扭轉需求量。在雙層結構中,邊梁需要有足夠的剛度和強度,以保證塑性鉸出現在柱上,減小了下層橋面外伸梁墩帽的扭轉需求量。

      2.2 下部結構加固

      橋梁的大部分地震損傷破壞發生在下部結構上,因此下部結構加固是整個橋梁抗震加固工程的重點,也是難點。

      2.2.1 柱罩

      (1)鋼罩。用兩塊鋼板卷成一半徑比柱子大的半圓后,現場焊接成一套管。目前普遍使用的有三類:一是沿柱全高完全灌漿,它主要用于抗剪和抗彎能力不足的柱子,其二是沿部分高度設置的罩,因此對抗剪不足的墩柱所取作用很小,這類加固的界限,通常取為柱直徑的1.5倍或取在最大彎矩減小到75%的地方;其三是前兩者的組合,使用于抗剪能力足的墩柱。實驗證明,沿全高用鋼罩加固的混凝土柱,強度會提高30%左右,而截面的彈性模量也會有相應的提高。

      (2)混凝土罩。在加固異型柱但又不改變柱的幾何形狀特征時,混凝土罩是個較好的辦法。現有墩柱加固,是繞柱外面部分放置環箍,然后把包住環箍的鋼筋鉆入并粘結在柱子上,然后用混凝土包住鋼筋,于是保留了柱的原來形狀。

      (3)高級復合材料罩。這是最有發展前景的一種技術,這種加固方法提高了現有橋墩的約束和抗剪能力,并且不改變橋墩的幾何形狀。實驗表明,用CFRP加固的周圍帶裂縫的柱,抗震性能和沒有裂縫時是一樣的。用鋼罩和CFRP加固的柱破壞模式從彎曲破壞變為底部滑移破壞,延性增強。CFRP罩的層數越多,延性越好。對于剪切破壞模型,用鋼罩和CFRP罩加固,可以提高限制側向變形的能力,但是多層CFRP罩不能提高柱的延性,反而會導致其他模式的破壞。實驗證明,用CFRP加固的空心橋墩延性系數會有很大的提高,可以達到4.9~5.5。

      (4)鋼絲包裹罩。這也是一種較新的加固技術,它包括利用把預應力鋼絞線裹在橋墩上,然后把鍵形物放在鋼絞線和橋墩之間,有效地給鋼絞線施加預應力。其優點是不改變橋墩的幾何形狀,缺點是勞動強度高,而且目前只能用于圓形橋墩。還有一種新的加固形式就是八邊形罩。實驗表明,在加固矩形柱時,八邊形具有和橢圓一樣的加固效果,而且八邊形的造價比橢圓形要低15%。矩形罩可以提高柱的抗剪強度,然而在提高柱的抗彎能力上效果不明顯。

      2.2.2 填充墻

      對于多柱橋梁來說,填充墻是個較好的方法。它有兩個明顯的優點:不僅提高了柱的橫向能力,而且限制了柱的橫向位移。通過限制柱的橫向位移,便消除了在墩帽中形成塑性鉸的可能。費用可能小于前述的其他幾個加固方法。值得注意的是,在稍微傾斜或沒有傾斜的橋梁排架的縱向能力方面,填充墻不是有效的。

      2.2.3 連梁

      連梁是用于提高混凝土排架的橫向能力的。連梁的功能由它在地面標高以上的位置決定。連梁置于排架底部標高處,以替代現有不足的墩帽。這類連梁的主要功能就是保護現有上部結構,迫使在柱上產生塑性鉸。在其他情況下,為了調整特定排架的橫向剛度,連梁可能置于地面標高和排架底部標高之間的某個位置。使用連梁可以減少質心和剛度之間的偏離。這種結構調整對于加固橋梁所有柱上的延性需求量的均勻分布和減少尤為重要。

      2.2.4 支座的加固

      支座加固,一般是用彈性橡膠墊支座取代鋼滾軸式支座來實現。在一些使用性能水準要求較高的情況中,可用底部隔震支座替換鋼支座。用隔震支座加固橋梁,已經越來越得到人們的認可,許多應用實例證明了這是一項花費少,但是效果比較顯著的抗震加固措施。

      2.2.5 帽梁的加固

      帽梁存在著幾種潛在的失效模式。按照墩帽的類型,這些易損性可能包括支座破壞、剪切鍵破壞、支座寬度不夠以及帽梁破壞等。帽梁失效模式包括彎曲、剪切、扭轉和節點剪切。處理抗彎和抗剪切能力不足的加固方法,通常是給現有帽梁增設墊板,在墊板中施加預應力也是一個有效的辦法。

      2.2.6 橋臺

      (1)支座延長裝置

      橋臺和非整澆墩帽處的支座延長裝置,由現有表面上的附加混凝土組成。附著在現有橋臺或墩帽表面上的支座延長裝置,其設計與牛腿設計相似。

      (2)用木材、混凝土或鋼材填塞夾縫

      一些制作式橋臺在上部結構端橫隔梁和背墻之間,通常存在著夾縫或大的間隙。如果這些縫隙不被填充,在橋臺后面的土被擠密之前,柱子必將經受大的變形。用混凝土、鋼材、或木材填塞夾縫,可以作為一個加固方法。

      2.2.7 基礎加固

      通過對多種類型的基礎分析發現,單單增加橋墩的抗彎能力,對提高橋的抗震效果不明顯。通常基礎的加固是:增設上覆蓋層以提高基礎抗剪能力,或均勻加寬基礎,增加接觸面積以提高穩定性和抗彎能力,還有就是把基礎錨固于土中或是通過連接桿穿過基礎把承臺與樁聯系起來。新混凝土要牢固地附加在舊基礎上。做到這一點,可以通過鑿掉現有的鋼筋周圍的混凝土,將新鋼筋焊到或以機械的方式連接到舊鋼筋上。

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