高烈度區(qū)橋梁抗震的設(shè)計(jì)方法.pdf

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1、V01．42，No．4滬1．J～宇材第42卷第4期墅望竺!墊!壘塹絲塑絲魚絲窶這絲絲塑些．_———————————蘭!!蘭些度區(qū)橋梁抗震的設(shè)計(jì)方法樊海琳(國(guó)家林業(yè)局昆明勘察設(shè)計(jì)院，云南昆明650216)摘要：從高烈度區(qū)這一復(fù)雜的地形特點(diǎn)出發(fā)，分析高烈度區(qū)的橋梁震害情況、設(shè)計(jì)原則，以此原則為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)高烈度區(qū)橋梁的抗震模型，對(duì)模型進(jìn)行動(dòng)力特性和反應(yīng)譜分析，從而最大程度的選取適合高烈度區(qū)的橋梁類型，最大限度地避免震害的發(fā)生。關(guān)鍵詞：高烈度區(qū)；橋梁；抗震設(shè)計(jì)中圖分類號(hào)：U442．55文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B文章編號(hào)：1672—401

2、1(2016)04—0176—02DOI：10．3969／j．issn．1672—4011．2016．04．087O前言我國(guó)是地震多發(fā)區(qū)，也是地震災(zāi)害最為嚴(yán)重的國(guó)家之一。2008年的四川汶川地震，我們至今難忘。地震帶來(lái)的橋梁、房屋損壞和人員的傷亡無(wú)法估量。地震是天災(zāi)，我們無(wú)法逃避，但是我們可以盡量預(yù)防或者減輕地震帶來(lái)的損害?。因此，我國(guó)必須加強(qiáng)對(duì)高烈度區(qū)橋梁的抗震設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的橋梁抗震設(shè)計(jì)方法是“以強(qiáng)制強(qiáng)”的設(shè)計(jì)方法，即增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的延性、剛度和強(qiáng)度來(lái)滿足抗震的目標(biāo)。但是高烈度區(qū)由于地形復(fù)雜、地震頻發(fā)，如果還是采用這種傳統(tǒng)

3、的橋梁抗震設(shè)計(jì)方法，無(wú)疑會(huì)增加經(jīng)濟(jì)成本且成效甚微。因此，應(yīng)選取先進(jìn)的振動(dòng)理論，從根本上提高橋梁結(jié)構(gòu)的抗震性能。1高烈度區(qū)的橋梁震害分析高烈度區(qū)由于自身的地形地質(zhì)條件比較惡劣，容易發(fā)生地震等災(zāi)害情況，從而對(duì)橋梁的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。所以，在對(duì)高烈度區(qū)的橋梁進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該首先考慮提高橋梁結(jié)構(gòu)的抗震性能，并且對(duì)橋梁的設(shè)計(jì)做一個(gè)宏觀的控制。應(yīng)分析已經(jīng)建成的橋梁的抗震設(shè)計(jì)原理及它們現(xiàn)在各自的震壞程度，研究這類橋梁在不同的場(chǎng)地特性和地震動(dòng)的條件下，總結(jié)各自的優(yōu)勢(shì)悼1，從而建立正確的抗震設(shè)計(jì)方法。橋梁的震害從上到下依次主要體現(xiàn)

4、在三個(gè)方面：主梁的震害、支座的震害以及橋墩的震害∞J。1．1主梁震害高烈度區(qū)地震對(duì)橋梁主梁的破壞主要體現(xiàn)為三個(gè)方面：①順橋向位移；②橫橋向位移；③平面旋轉(zhuǎn)。出現(xiàn)這三種現(xiàn)象的原因主要是墩臺(tái)頂處的支撐面窄小，沒能提供一個(gè)可靠的約束裝置。為了盡可能避免主梁震害的程度，對(duì)于高烈度區(qū)的橋梁設(shè)計(jì)而言，應(yīng)該盡量加強(qiáng)連接，而這種連接應(yīng)該使用帶上下鋼板的橡膠支座。1．2支座震害造成支座震害的主要原因有四個(gè)方面：①某些大橋的支座的形式存在一定的缺陷；②制作支座的材料本身存在質(zhì)量問題；③在為橋梁選取支座時(shí)，沒有充分考慮到支座的抗震要求；④

5、支座的連接與支擋等的構(gòu)造措施不足。由于這些原因，所以出現(xiàn)支座震害的情況。支座震害的形式作者簡(jiǎn)介：樊海琳(1983一)，女，云南曲靖人，工程師，碩士，主要從事橋梁設(shè)計(jì)工作?！?76·主要體現(xiàn)在五個(gè)方面：①支座的移位；②錨固螺栓被拔出；③支座被剪斷；④活動(dòng)支座脫落；⑤支座自身構(gòu)造上破壞等HJ。因而，為了避免上述情況的發(fā)生，在對(duì)支座進(jìn)行設(shè)計(jì)制作時(shí)，應(yīng)該對(duì)支座的錨栓、防震板有足夠的抗震強(qiáng)度、足夠安全的防落粱以及要求支座有足夠的隔震性能。1．3橋墩震害橋墩是一座橋梁的支撐，是主要的構(gòu)件，對(duì)一座橋梁的穩(wěn)定起到重要的作用。橋墩的震

6、害主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：①剪切的破壞；②彎曲的破壞。而造成這兩方面破壞的原因主要有墩柱的抗剪強(qiáng)度不足、箍筋的配置不足、墩柱的延性不足、箍筋的間距過(guò)大等。為了減輕橋墩的震害程度，橋梁的設(shè)計(jì)者應(yīng)該對(duì)橋梁的結(jié)構(gòu)有明確的計(jì)算簡(jiǎn)圖并且能夠計(jì)算出地震力的傳遞路徑，最大程度地避免震害的發(fā)生[51。2高烈度區(qū)橋梁抗震的概念設(shè)計(jì)一個(gè)好的“概念設(shè)計(jì)”是合格的橋梁設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。因此，在對(duì)橋梁進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，要注重對(duì)概念的設(shè)計(jì)。一般概念設(shè)計(jì)從兩個(gè)方面人手：一是橋型的方案設(shè)計(jì)；二是橋墩構(gòu)造的選型設(shè)計(jì)。2．1橋型的方案設(shè)計(jì)橋型是橋梁上部與橋墩的一種

7、連接形式，不同的橋型設(shè)計(jì)，會(huì)對(duì)橋梁的抗震等級(jí)產(chǎn)生不同的影響。目前，比較流行的橋梁連接方式有兩種：①剛接形式；②支座連接形式。剛接形式較適合于細(xì)長(zhǎng)的橋墩或者大跨度的橋梁結(jié)構(gòu)，其主要優(yōu)勢(shì)就是能夠較好地抵抗地震側(cè)向力，但是剛接形式也存在一定的缺陷，如果在縱向地震中，上部結(jié)構(gòu)就會(huì)產(chǎn)生附加的地震彎矩。而支座連接形式相對(duì)剛結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)勢(shì)就在于，上部結(jié)構(gòu)與橋墩之間幾乎不能形成地震彎矩的傳遞，從而簡(jiǎn)化了上部結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)。但是支座連接形式相對(duì)于剛結(jié)構(gòu)形式，其缺點(diǎn)就是上部結(jié)構(gòu)對(duì)地震位移較為敏感怕J。2．2橋墩構(gòu)造的選型在對(duì)橋型進(jìn)行設(shè)計(jì)

8、之后，還要對(duì)橋墩進(jìn)行合理選型。隨著高烈度區(qū)橋梁設(shè)計(jì)的增加，而由于高烈度區(qū)的地貌特質(zhì)，致使這些橋梁的上部結(jié)構(gòu)具有彎、坡等特點(diǎn)，而下部一般為高墩結(jié)構(gòu)。圖1為常見的橋墩構(gòu)造形式。這些橋墩構(gòu)造形式通常是通過(guò)對(duì)墩柱的形式以及斷面的參數(shù)進(jìn)行分析，綜合考慮墩柱的強(qiáng)度、剛度以及延性的需要，同時(shí)還要適當(dāng)調(diào)整設(shè)防要求，綜合以上各種需求之后，才最終確定不同墩高以及地