桥梁震害与抗震设计措施

桥 梁 工 程 抗 震 课 程 论

文

姓 名： 张 延 辉 学 号： 200948040703 日 期： 2012.11.25 指导老师： 郑 德 乾

桥梁震害与抗震设计措施

摘 要: 通过桥梁地震震害的特点和原因分析, 提出为加强桥梁抗震能力, 在桥梁总体设计中应注意的问题及在结构设计中应采取的一些构造措施, 为工程设计提供参考。 关键词: 桥梁震害; 抗震设计; 抗震措施

地震是一种突发性的灾害, 具有典型的偶然性、短暂性和严重性。根据中国地震局的预测, 目前我国大陆已进入了第五个地震活跃期。桥梁是交通的枢纽, 在国家建设中起着举足轻重的作用, 而且在地震发

生后为了紧急救援和抗震救灾的需要, 其重要性就更为明显。这就需要在桥梁设计中充分重视桥梁的抗震设计, 贯彻执行新修订的抗震设计规范,实施有效的抗震设防措施。 1 桥梁震害现象分析

20 世纪70 年代以来, 国内外发生过一系列大地震。对这些震例中的桥梁结构进行调查和分析后, 对桥梁震害的特点和产生的原因, 概括起来有以下几个方面: 1.1 地基破坏

由于地基软弱, 地震时当部分地基液化失效后引起结构物的整体倾斜、下沉等严重变形, 使落梁的可能性增大, 进而导致结构物的破坏, 震害较重。 1.2 基础破坏

扩大基础和桩基的承台本身刚度比较大, 自身震害极少见。但当结构周围的地基受到地震作用强度降低时, 基础就会发生沉降或滑移,桩基础可能发生剪断、倾斜破坏, 进而引起墩台倾斜、倒塌或折断。 这是导致桥梁结构破坏的重要原因。 1.3 桥台位移、沉陷

地震时, 桥台与台后填土是不完全固结的。填土的纵向土压力增大, 桥梁与桥台之间的冲撞产生相当大的被动土压力, 造成桥台有向桥跨方向移动的趋势。又由于桥面的支撑作用, 桥台将发生以桥台顶端为支点的竖向旋转, 导致基础破坏。建造在液化土上的桥台还可能垂直沉陷, 这又将造成桥台承受过大的扭矩而破坏。

1.4 墩柱破坏

墩柱是桥梁抗侧向力的主要构件, 因此墩柱的破坏是最普遍的。墩柱破坏的主要表现形式有: 弯曲强度不足、弯曲延性不足、纵筋搭接区的抗弯能力以及剪切强度不足等。墩柱的破坏往往引起一系列的连锁反应, 如落梁、整个结构的倒塌等。而落梁对墩台侧壁的撞击又对下部结构造成新的破坏。 1.5 盖梁破坏

不论是悬臂结构的盖梁, 还是两端刚结于柱的盖梁, 破坏形式主要表现为抗剪强度不足或锚固筋不能满足抗拉要求, 从而引起锚固端破坏。

1.6 支撑连接构件破坏

支座、伸缩缝和剪力键等连接件在外力作用下最易受损, 是桥梁整体抗震性能上的一个薄弱环节。地震时, 如果上、下部结构的相对位移过大而超过支座的变形能力或支承面宽度, 或超出梁间纵向约束装置的强度, 将导致锚固螺栓拔出或剪断, 支撑连接构件失效。还可导致支座附近混凝土发生裂缝、活动支座脱落等现象。 1.7 落梁

对于梁式结构, 由于地震作用造成桥跨本身破坏的并不多见。但支撑连接构件失效后, 上、下部间的相对位移进一步加大, 相邻梁体之间发生相互冲击, 造成撞击破坏甚至落梁的发生。另外由于盖梁宽度设置不足、下部结构失效也会发生落梁。 1.8 结点破坏

桥梁结点区域钢筋大量相交, 在施工上总是一个薄弱环节, 地震时结点区域应力复杂而有变化, 常导致结点区域混凝土的压碎和锚固筋的破坏, 一旦受损将难以修复。 2 桥梁抗震设计及措施

根据桥梁震害的分析知道, 地震对桥梁的破坏作用, 不仅与桥梁的结构本身有关, 还与所处的场地、地基及地形地貌等有关。抗震设计中除了进行抗震设计计算外, 桥位选择、桥型选择、结构体系布置、结构构造设计同样重要。 2. 1 总体设计中应注意的问题 2.1.1 桥位选择

选择桥址时, 应避开地震时可能发生地基失效的松软场地, 选择坚硬场地。基岩、坚实的碎石类地基、硬粘土地基是理想的桥址场地; 饱和松散粉细砂、人工填土和极软的粘土地基或不稳定的坡地都是危险地区。拱桥应尽量避免跨越断层, 特殊困难情况下应进行地震安全性评价。 2.1.2 桥型选择

桥梁应结合地形、地质条件、工程规模及震害经验, 选择合理的桥型及墩台、基础型式。宜尽可能采用技术先进、经济合理、便于修复加固的结构体系。可以考虑采用减震的新结构, 比如型钢混凝土结构 等。

2.1.3 桥孔布置

桥孔宜选用有利于抗震的等跨布置, 并尽量避免高墩与大跨的结合。

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