探討橋梁震害及抗震設(shè)計

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1、·90·北方交通2012探討橋梁震害及抗震設(shè)計才南(沈陽市市政工程設(shè)計研究院，沈陽110015)摘要:介紹了橋梁震害的具體形式、橋梁抗震設(shè)計的計算方法，闡述了對于各類橋梁震害應(yīng)采用的抗震設(shè)計措施。關(guān)鍵詞:地震;橋梁震害;抗震設(shè)計;地震計算理論+中圖分類號:U442.55文獻標(biāo)識碼:B文章編號:1673－6052(2012)04－0090－021前言柱四周的混凝土全部發(fā)生粉碎性破壞，這種破壞形我國處于世界兩大地震帶—環(huán)太平洋地震帶和式是導(dǎo)致橋梁倒塌的主要原因。亞歐地震帶之間，是一個強震多發(fā)國家。我國地震2．4基礎(chǔ)破壞的特點是發(fā)生頻率高、強度大、分布范圍廣、傷亡大、基礎(chǔ)破壞

2、是指橋梁基礎(chǔ)在地震力的作用下發(fā)生災(zāi)害嚴(yán)重。突發(fā)的強烈地震不僅使建設(shè)成果毀于一的破壞形式，其常表現(xiàn)為基礎(chǔ)頂端混凝土破裂及基旦，而且還會給人民的生命財產(chǎn)造成不可估量的損礎(chǔ)與周圍土體產(chǎn)生空洞而導(dǎo)致基礎(chǔ)的承載下降。失。橋梁作為生命線系統(tǒng)工程中的重要組成部分，2．5支座滑移破壞在各種救災(zāi)中，發(fā)揮著重要作用。因此應(yīng)確保橋梁支座滑移破壞是梁體在巨大的慣性力作用下帶在強烈地震后能夠不需修復(fù)或簡單修復(fù)可繼續(xù)使用動支座產(chǎn)生的破壞，是地震發(fā)生時常見的一種破壞的能力。形式。2橋梁地震震害分析2．6梁體移動、碰梁及限位結(jié)構(gòu)破壞橋梁震害的產(chǎn)生主要有兩方面原因:一是橋址在地震力作用下梁體發(fā)生了支座及

3、梁體限位裝處場地運動引起的橋梁結(jié)構(gòu)水平向及豎向振動，二置無法約束的位移導(dǎo)致梁體移動、碰撞使梁體損傷是由地震力導(dǎo)致的橋梁結(jié)構(gòu)相對位移而引起的強制及限位結(jié)構(gòu)(如擋塊)破壞，這種破壞形式也是地震變形。這兩種原因使橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生超靜定內(nèi)力及過發(fā)生時常見的一種破壞形式。大的相對變形而導(dǎo)致橋梁產(chǎn)生多種破壞形式。2．7橋臺破壞2．1落梁破壞橋臺破壞是由于地震時自身受到的地震力、臺落梁破壞是指橋梁上部結(jié)構(gòu)在地震力的作用下后地震主動土壓力及上部結(jié)構(gòu)的撞擊力導(dǎo)致的破梁體位移大于支座長度或由于支座的約束梁體的位壞。移能力不足導(dǎo)致梁體墜落而產(chǎn)生的破壞形式，這種3橋梁抗震計算的地震理論破壞形式常伴

4、隨著支座破壞。地震力理論也稱地震作用理論，它研究地震時2．2墩柱彎曲破壞地面運動對結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生的動態(tài)效應(yīng)。在橋梁抗震計墩柱彎曲破壞是指由于在地震力作用下墩柱的算中，早期采用簡化的靜力法，上世紀(jì)50年代后發(fā)抗彎承載力不足而導(dǎo)致墩柱破壞。其具體形式為墩展了動力法的反應(yīng)譜理論，近30年來對重要結(jié)構(gòu)物柱一側(cè)的混凝土被壓潰而另一側(cè)混凝土出現(xiàn)大裂采用動力法的動態(tài)時程分析?？p。由于橋墩在破壞過程中出現(xiàn)塑性變形和剛度下3．1靜力法降降低了地震力的破壞強度，所以這種破壞形式通靜力法假設(shè)結(jié)構(gòu)物的各個部分與地震動具有相?？梢员苊鈽蛄涸诘卣鹬邪l(fā)生倒塌。同的振動，把結(jié)構(gòu)物的慣性力視為靜力進行結(jié)構(gòu)物

5、2．3墩柱剪切破壞的抗震計算。墩柱剪切破壞是指由于在地震力作用下墩柱的從動力學(xué)的角度，把地震加速度看作是結(jié)構(gòu)地抗剪承載力不足而導(dǎo)致墩柱破壞，其具體形式為墩震破壞的單一因素有極大的局限性，因為它忽略了第4期才南:探討橋梁震害及抗震設(shè)計·91·結(jié)構(gòu)的動力特性。雖然，對工程設(shè)計人員來說，很容工或混凝土拱橋等定義為常規(guī)橋梁，常規(guī)橋梁又分易接受，但它常導(dǎo)致對結(jié)構(gòu)抗震能力的錯誤判斷。為規(guī)則橋梁與非規(guī)則橋梁。將斜拉橋、懸索橋、單跨3．2反應(yīng)譜理論超過150m的梁橋和拱橋定義為特殊橋梁。而對于反應(yīng)譜方法是結(jié)構(gòu)抗震動力法之一，也是目前墩高超過40m、墩身第一階振型有效質(zhì)量低于結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計

6、中廣泛使用的方法。反應(yīng)譜方法用于60%，且結(jié)構(gòu)進入塑性的高墩橋梁應(yīng)作專項研究。抗震設(shè)計包括兩個基本步驟:第一步是根據(jù)強震記橋梁抗震分析可采用的計算方法，根據(jù)橋梁分錄統(tǒng)計用于設(shè)計的地震動反應(yīng)譜;第二步是將結(jié)構(gòu)類、地震作用、規(guī)則橋梁與否、常規(guī)橋梁、特殊橋梁我振動方程進行振型分解，將物理位移用振型廣義坐國《公路橋梁抗震設(shè)計細(xì)則》JTG/TB02－02－2008標(biāo)表示。最后，將各振型反應(yīng)最大值組合起來設(shè)計。均有較詳細(xì)的規(guī)定。反應(yīng)譜的優(yōu)點是，第一步工作只需做一次，一旦4．3對應(yīng)橋梁震害采用的抗震設(shè)計設(shè)計反應(yīng)譜確定后，反應(yīng)譜的計算工作只限于第二根據(jù)橋梁震害的具體表現(xiàn)形式可將橋梁震害

7、歸步上。反應(yīng)譜的最大缺點是原則上只適用于線性結(jié)納為支承連接部件的失效、墩柱破壞、基礎(chǔ)破壞這三構(gòu)體系的抗震設(shè)計。但結(jié)構(gòu)在強烈地震中一般都要種情況。進入非線性狀態(tài)，彈性反應(yīng)譜不能直接使用。另外，(1)支承連接部件的失效地震反應(yīng)譜失掉相位信息，經(jīng)疊加得到的結(jié)構(gòu)反應(yīng)支承連接部件的失效是由于支座的強度不足、最大值是一個近似值，盡管可能是一個很好的近似位移能力不足、梁底相對支座滑動導(dǎo)致的。在梁體值。反應(yīng)譜的各種疊加方案都有一定的局限性，不位移較大時導(dǎo)致伸縮縫破壞、碰梁發(fā)生、擋塊破壞是任何情況下都能給出滿意的結(jié)果。等。在梁體與墩柱位移過大時由于墩臺寬度