論文導(dǎo)讀:鐵路橋梁、公路橋梁、城市高架橋等受到損壞,會使后續(xù)救助工作變得更加艱難。為了保障人民財產(chǎn)的安全及公路橋梁設(shè)施的完好,更好地發(fā)揮公路運輸在抗震救災(zāi)中的作用,在橋梁設(shè)計中應(yīng)充分重視抗震設(shè)計。該法在當(dāng)前橋梁抗震設(shè)計中經(jīng)常用到,橋墩延性減震是將橋墩某些部位設(shè)計得具有足夠的延性,以便在強震作用下使這些部位形成穩(wěn)定的延性塑性鉸產(chǎn)生彈塑性變形來延長結(jié)構(gòu)周期、耗散地震能量。
關(guān)鍵詞:橋梁,抗震,設(shè)計
我國是一個多地震國家,地震災(zāi)害會使大量地面建筑物和各種設(shè)施遭到破壞,造成大量人員傷亡,甚至嚴(yán)重地阻斷交通。鐵路橋梁、公路橋梁、城市高架橋等受到損壞,會使后續(xù)救助工作變得更加艱難。為了保障人民財產(chǎn)的安全及公路橋梁設(shè)施的完好,更好地發(fā)揮公路運輸在抗震救災(zāi)中的作用,在橋梁設(shè)計中應(yīng)充分重視抗震設(shè)計。
1.橋梁震害現(xiàn)象分析
二十世紀(jì)七十年代以來,國內(nèi)外了發(fā)生過一系列較大的地震,有許多橋梁遭受了不同程度的破壞。通過對這些震例進行調(diào)查研究,分析橋梁結(jié)構(gòu)的抗震性能、震害特點及產(chǎn)生原因,可以總結(jié)出以下幾點:
1.1地基與基礎(chǔ)破壞。地基破壞主要是指因砂土液化、不均勻沉降及穩(wěn)定性不夠等因素引起的地層水平滑移,下沉、斷裂,進而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物的破壞,震害較重;A(chǔ)的破壞與地基的破壞緊密相關(guān),當(dāng)結(jié)構(gòu)周圍的地基受到地震作用強度降低時,基礎(chǔ)就會發(fā)生沉降或滑移,樁基礎(chǔ)可能發(fā)生剪斷、傾斜破壞,進而引起墩臺傾斜、倒塌或折斷。
1.2橋臺沉陷。當(dāng)?shù)卣鹱饔孟拢捎跇蚺_后填土與橋臺并非完全固結(jié),橋臺填土的縱向土壓力增大,橋梁與橋臺之間的沖撞會產(chǎn)生相當(dāng)大的被動土壓力,使橋臺有向橋跨方向移動的趨勢。由于橋面的支撐作用,橋臺將以橋臺頂端為支點產(chǎn)生豎向旋轉(zhuǎn),從而導(dǎo)致基礎(chǔ)破壞。論文檢測。若橋臺基礎(chǔ)建造在液化土上,則可能引起橋臺垂直沉陷, 最終導(dǎo)致橋臺因承受過大的扭矩而破壞。
1.3墩柱破壞。墩柱破壞主要包括彎曲強度不足、彎曲延性不足、縱筋搭接區(qū)的抗彎能力以及剪切強度不足等。墩柱的破壞往往引起連鎖反應(yīng),如落梁、整個結(jié)構(gòu)的倒塌等。
1.4支座破壞。論文檢測。在地震力的作用下,如果上、下部結(jié)構(gòu)的相對位移過大可能造成支座錨固螺栓拔出、剪斷,活動支座脫落及支座本身構(gòu)造上的破壞等,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)力傳遞形式的變化,進而對結(jié)構(gòu)的其他部位產(chǎn)生不利的影響。
1.5落梁破壞。支撐連接構(gòu)件失效后,上、下部結(jié)構(gòu)的相對位移進一步加大,相鄰梁體發(fā)生相互沖擊,造成撞擊破壞甚至落梁的發(fā)生。
1.6節(jié)點破壞,節(jié)點區(qū)域鋼筋大量相交,連接節(jié)點在地震荷載和重力荷載的作用下處于復(fù)雜而又變化的應(yīng)力狀態(tài),常導(dǎo)致節(jié)點區(qū)域混凝土的壓碎和錨固筋的破壞。
7.蓋梁破壞。蓋梁的破壞形式主要表現(xiàn)為抗剪強度不足或錨固筋不能滿足抗拉要求,引起錨固端破壞。
2.橋梁抗震設(shè)計方法
2.1 采用隔震支座。采用減、隔震支座在梁體與墩、臺的連接處增加結(jié)構(gòu)的柔性和阻尼以減小橋梁的地震反應(yīng),采用減、隔震支座橋梁結(jié)構(gòu)的梁體通過支座與墩、臺相聯(lián)結(jié)。在梁體與墩、臺的聯(lián)結(jié)處安裝減、隔震支座能有效地減小墩、臺所受的水平地震力。
2.2采用隔震支座和阻尼器相結(jié)合的系統(tǒng)?梢岳脴蚨赵诘卣鹱饔孟掳l(fā)生彈塑性變形耗散地震能量以達到減震的目的。
2.3利用橋墩延性減震。論文檢測。該法在當(dāng)前橋梁抗震設(shè)計中經(jīng)常用到,橋墩延性減震是將橋墩某些部位設(shè)計得具有足夠的延性,以便在強震作用下使這些部位形成穩(wěn)定的延性塑性鉸產(chǎn)生彈塑性變形來延長結(jié)構(gòu)周期、耗散地震能量。
2.4采用減震的新結(jié)構(gòu)。型鋼混凝土結(jié)構(gòu)是在混凝土上包裹型鋼做成的結(jié)構(gòu),與鋼筋混凝土構(gòu)件相比,抗剪承載力強,延性好,滯回曲線較為飽滿,耗能能力強,呈現(xiàn)出良好的抗震性能。能夠隔離、吸收和耗散地震能量,減小橋梁結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng),使橋梁的變形限制在彈性范圍,避免因塑性變形而造成的累積損傷破壞和永久殘余變形,大大提高了橋梁結(jié)構(gòu)的安全度還可節(jié)約材料,降低造價。
3.橋梁抗震設(shè)計原則
⑴結(jié)合地形、地質(zhì)條件、工程規(guī)模及震害經(jīng)驗,合理選擇橋型及墩臺、基礎(chǔ)形式。⑵同一座橋中,盡量避免高墩與大跨的結(jié)合,宜采用減少上部結(jié)構(gòu)自重并有利于抗震的結(jié)構(gòu)形式。⑶體形簡單、自重輕、剛度和質(zhì)量分布均勻、重心低、便于施工。。⑷采用有利于提高結(jié)構(gòu)整體性的連接方式,墩臺結(jié)構(gòu)采取提高其延性、震動衰減快的相關(guān)措施,必要時設(shè)置減隔震支座,塑性鉸等防震裝置。⑸盡可能采用技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、便于修復(fù)加固的結(jié)構(gòu)體系。⑹進一步開展減震、隔震支座的研究和應(yīng)用;加強鋼筋混凝土橋墩的延性分析與計算,確定橋墩塑性鉸區(qū)域的范圍。⑺對于高墩、大跨的特殊橋梁,應(yīng)進行專題抗震設(shè)計與研究。
4.橋梁抗震設(shè)計的幾點建議
⑴盡量采用連續(xù)的橋跨代替簡支梁跨,進而減少伸縮縫的數(shù)量。降低在此處落梁的可能性同時也提高了橋上行車的舒適性。⑵對采用橡膠支座而無固定支座的橋跨。應(yīng)加設(shè)防移角鋼或設(shè)置擋軌,作為支座的抗震設(shè)計。⑶橋梁的基礎(chǔ)應(yīng)盡可能的建在可靠的地基上.否則軟土的液化會加大地震反應(yīng)。⑷位于常年有水河流上的特大橋、大中橋,當(dāng)?shù)鼗鶠橐夯粱蜍浲習(xí)r,其墩臺基礎(chǔ)應(yīng)采用樁基礎(chǔ),且樁尖埋入穩(wěn)定土層內(nèi)一定深度。⑸高墩宜采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),按照延性要求進行設(shè)計。在橋墩塑性鉸區(qū)域及緊接承臺下樁基的適當(dāng)范圍內(nèi)應(yīng)加強箍筋配置。⑹在高烈度地震區(qū),盡可能地采用整體性和規(guī)則性較好的橋梁結(jié)構(gòu)體系,結(jié)構(gòu)的幾何尺寸、質(zhì)量和剛度力求均勻、對稱、規(guī)則,避免突變的出現(xiàn);從幾何線性上看,盡量選用直線橋梁。⑺設(shè)置多道抗震防線,盡可能用超靜定結(jié)構(gòu).少采用靜定結(jié)構(gòu)。⑻對于較高的排架橋墩,墩之間應(yīng)增設(shè)橫系梁以減少墩柱的橫向何移和設(shè)計彎矩。⑼選擇合理的連接形式對橋梁抗震性能十分重要。對于高墩橋梁,建議采用上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)有選擇性的剛性連接;對于矮墩橋梁,上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)連接建議采用支座連接方式,并合理設(shè)置梁墩的搭接長度。
5.結(jié)語
橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計是橋梁設(shè)計中的重要環(huán)節(jié),在當(dāng)前我國的高速公路、鐵路正處在大規(guī)模建設(shè)之際,橋梁結(jié)構(gòu)的安全問題更不容忽視。在橋梁設(shè)計中需采取一系列有效的抗震措施,進一步提高和完善橋梁的安全性、適用性、耐久性和社會效應(yīng)性。
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