公路桥梁结构抗震设计要点分析.docx

公路桥梁结构抗震设计要点分析公路桥梁结构抗震设计要点分析 王小娜 摘 要：公路桥梁事业在经济发展中发挥着关键性的作用，其中，抗震性是公路桥梁质量的一项重要指标，需要进行高度重视。本文结合实际的工程案例，对公路桥梁结构抗震设计要点进行了详细分析，具有一定的借鉴性与参考性价值。 关键词：公路桥梁； 抗震设计； 方法； 内容 由于我国处在地震频发地区，所以，我们要高度重视建筑物的抗震设计，尤其是对桥梁的抗震设计。桥梁是一个很重要的城市基础设施，要想建造一座抗震性能高的桥梁，必须加强对桥梁抗震设计的重视，不能忽视桥梁的整体结构，抗震设计以作为桥梁设计的一项重要内容，必须采用合理的方法对桥梁进行抗震设计，不仅能使桥梁的寿命增加，还能使桥梁的稳定性和安全性得到提高，降低了地震对桥梁的危害。 1 工程概况 本案例所研究的桥梁为某区域的城市快速路，按一级公路设计，100年的设计基准期。桥梁为钢筋混凝土结构，桥梁的总体长度为280.36米。整个桥梁共分为三联，上部结构形式均为预应力混凝土连续箱梁。从桥梁的行车速度来看，本项目主线设计行车速度为每小时80公里，匝道的行车速度为每小时40公里。从地震设计的各项指标来看，地震为度的基本烈度，地震动峰值的加速度为0.40g。整个的桥梁结构设计的结构重要性系数设定为1.1，属于是一级安全等级。地震动反应谱的特征周期为0.65秒，桥下的净空超过5米。 2 地震对公路桥梁结构产生的危害 地震的发生主要是由于较大的应力作用而造成地球内部介质发生急剧破裂，在破裂过程中会有地震波产生，以破裂位置为震源扩散至一定范围内，从而造成地面震动的现象。地震波一般分为两种，一种是横波，另一种是纵波，能够造成地面建筑水平晃动的被称为横波，地表建筑上下颠簸的被称为纵波。当出现较大强度的地震时，会造成建筑出现严重变形，在建筑缺乏一定强度或者局部出现失稳的情况下会对整体建筑结构造成严重的破坏。 1）支座破坏。在桥梁结构中，上部主梁紧密连接着支座。当发生地震时，如果防震措施不到位，变形和位移现象会在支座中出现，当变形情况超出支座上限时，会剪断支座锚固螺栓，进而破坏支座结构。 2）上部结构地震破坏。一旦发生地震时，主梁等桥梁上部结构会因地震作用而出现一定程度的晃动，当碰撞到相邻的主梁时，会出现严重损害。另外如果出现较大的变形，有自身损伤或移位损伤出现，同样会造成主梁坠落。 3）下部结构破坏。所谓的下部结构的破坏，一般是指破坏桥梁结构的桥台和桥墩。桥台和基础在地震作用下一般会有滑移产生，进而造成开裂、倾斜甚至折断现象在桥台和桥墩与基础连接处出现。 4）地基土地震液化。地基砂土受到地震作用以后，可能会出现液化情况，进而降低地基承载力，导致地基沉降和滑移现象的出现，对地基造成一定的破坏。在桥梁结构中，地基是受力的基础，一旦破坏了基础，上部结构等同于缺少了支撑，进而会出现落梁现象。 3 抗震设计原则 1）体系的整体性和规则性。桥梁的整体性能要满足抗震要求，上部结构是连续的。整体性的结构形式可以有效的防止一些结构部分在地震的影响之下直接掉落下来，这也是结构发挥空间作用的基础条件。不管是平面还是立面中的結构设置都要保证尺寸、质量、刚度等满足均匀性和整体性的要求。 2）提高结构和构件的强度和延性。桥梁结构的地震损坏主要是因为结构发生振动而引起的，所以桥梁结构设计中要尽量的保证从地下传递的振动能量尽量减少，保证桥梁结构更具强度和延性方面的要求。刚度的选择可以避免结构发生较大形变，同时强度和延性是结构抗震性能的两个最为重要的参数。因为地震发生的振动是反复运动的，在结构设计的过程中还要充分的考虑到在反复运动影响之下刚度与强度发生退化效应。只保证结构强度而忽视了延性的设计是不符合实际使用需要的。 3）能力设计原则。传统的设计方法中认为，最为理想的设计是保证所有的结构部分都具备几乎相同的安全性能，也就是整个工程中的结构设计不存在薄弱位置。但是因为结构中的所有构件对于整个工程的重要程度影响不同，并不能保证其具备相同的安全性，特别是抗震结构。能力设计思想主要是根据建筑工程中的具体要求来实现结构强度安全性的差异，也就是根据需要来设置不同结构构件的强度。 4）多道抗震防线。应力图使得桥梁具备多道抵抗地震的侧向力体系，在较为强烈的地震影响之下，在一道抗震防线损坏之后还有第二道防线可以作为主体支撑结构存在。因此，在进行桥梁设计的过程中要根据需要进行多道抗震防线的设计。 4 提高结构抗震性能的方法 1）隔震支座法。这种方法是目前桥梁抗震设计中使用比较普遍的一种方法，通过提升桥梁结构的柔性和阻尼的方式来降低地震对于桥梁的影响。具体的实施方法是通过减、隔震的支座将梁体与墩、台进行连接，然后使用新型的工程材料来提高桥梁结构的柔性和阻尼。这种方法是经过了大量的实践之后总结出来的，通过很多的试验后发现，桥梁的连接处结构对于抗震影响是非常大的。上述的连接方法能够大大降低桥梁在地震影响之下所产生的墩、台水平受力，从而有效的降低了地震对于桥梁所产生的影响，提高了整体结构的抗震性能。 2）采用桥梁延性控制方法。桥梁的延性是保证其具备一定抗震性能的关键方法。延性主要体现在桥主体结构或者材料对于强度没有明显降低之后所产生的非弹性变形能力。桥梁的延性可以通过其构造结构的截面曲率延性系数来进行计算。在允许存在塑性铰时，因为桥墩自身具备一定的延性，通过适当的增强这一性能指标，在桥梁承受地震时，这些部分会因为存在延性塑性铰而形成一定的弹塑性变形，并且可以适当的推延结构周期，同时可以分担一定的地震能力。通过提升桥墩自身的延性指标，可以将地震力在一定的限度之内进行分解，这也是一种非常常见的抗震设计方法。 在进行延性抗震设计的过程中，需要根据其发生的弹性来计算塑性变形的程度，这样可以提升抗震等级，从而尽量的降低地震所产生的影响。在对桥梁进行抗震设计的过程中，需要全面的考虑到其影响系数来体现其塑性变形程度，以此提升桥梁的抗震性能。 3）采用隔震支座和阻尼器相结合的系统。隔震支座的结构形式可以大大提升桥梁的整体抗震性能，而增加地震的阻尼也可以提升其该项性能指标，在设计过程中，如果选择两种方法结合的方式可以成倍的提升抗震性能。在两者的共同影响之下，通过弹塑变形可以消耗部分地震能力，降低地震危害。 4）引进新型桥梁的抗震设计方法。在传统的桥梁抗震性能设计中，主要使用的是“蛮力”的方法来进行，也就是通过设计方法来提高整体的强度和延性，以避免在遇到地震之后发生严重的损坏，如果桥梁自身的抵抗能力强于地震影响力，自然可以不被损坏。但是这种方法在使用中，抗震能力并不能确定，而地震往往也是不可预测的。如果两个未知的情况出现在一起，就容易导致其结构恰恰相反，桥梁会受到严重的伤害，这样的例子也是非常多的。新型桥梁在结构设计过程中的基本原则是钢混结构，其具备非常明显的性能优势。主要是因为钢混结构的承载能力优于其他结构形式，同时还具备较强的抗剪能力和延性，在桥梁设计中非常的普遍。 5 结束语 在国民经济发展中，公路桥梁行业具有基础性的作用，抗震能力直接关系到了公路桥梁的质量。相关人员需要根据规定的要求，结合存在的问题，采用桥梁延性控制方法，使用隔震支座和阻尼器相结合的系统，引进新型桥梁的抗震设计方法，增强公路桥梁的抗震性。 4