桥梁工程抗震设计要点分析

发表时间:2019/6/12   来源:《建筑学研究前沿》2019年4期   作者:代荣
[导读] 因此,对桥梁的抗震性能进行评估并采用相应的加固技术和措施对桥梁进行加固,从而提高我国公路网中桥梁的抗震能力,是非常有必要的。

昆明喆凯工程技术有限公司  云南昆明  650000
        摘要:目前,随着桥梁投入使用后时间的推移,我国桥梁普遍存在不同程度上显现出抗震能力不足、抗震性能减弱等问题,这使得桥梁在使用过程中存在极大的安全隐患。因此,对桥梁的抗震性能进行评估并采用相应的加固技术和措施对桥梁进行加固,从而提高我国公路网中桥梁的抗震能力,是非常有必要的。
        关键词:桥梁工程;抗震设计;要点
       
       
1地震对桥梁的破坏及其成因
        地震是破坏力非常强的自然灾害之一,地震能够对桥梁造成严重的破坏,比较典型的震害主要有:一是主粱结构性损伤破坏。如因地震使主梁出现开裂、移位、相邻梁碰撞造成损伤和落梁。其中地震对桥梁上部结构本身的破坏比较少,主要是对钢结构桥梁的局部屈曲破坏。二是地震破坏桥墩,破坏桥梁下部结构。桥梁下部结构一般包括桥墩和桥台,地震对桥墩的破坏主要有弯曲型和剪切型破坏两种形式。对于比较低矮的桥墩剪切型破坏较多,高柔的桥墩弯曲型破坏较常见,在地震中两者混合型破坏也可出现。在地震中桥墩和桥台往往不能抵抗自身的惯性力和由支座传递来的上部结构的地震力,从而造成桥墩、桥台的开裂、折断、失效。由于墩柱横向约束箍筋数量、延性不足间距过大,使混凝土和纵向受压钢筋屈曲难以被约束,从而造成桥梁纵筋切断、锚固长度不足、箍筋端部没有弯钩等弯曲破坏。截面的抗剪强度的不足是造成墩柱剪切破坏的主要原因。因此在桥梁设计中,要加强能力设计和延性设计来增加桥梁结构的弹性。三是地震对盖梁、节点区域造成破坏。四是地震对墩一梁支承连接件的破坏。震害破坏支座,使支座的限位装置等连接构件失效。主要是由于在桥梁设计中对相邻跨之间的相对位移估计不足,使桥梁上下部结构在地震中连接件对相对位移承受力不足、失效,造成桥体上下部结构脱开、坠毁等严重损坏。因而,在桥梁设计时要增加支承面宽度和在简支的相邻梁之间安装纵向约束装置来有效解决此问题。五是桥台和伸缩缝及桥面的连续损伤或破坏,六是地基、基础的破坏。地质灾害引起的桥梁桩基础破坏通常有液化破坏、剪切破坏、桩帽脱落三种形式,这些破坏会使桩基整体发生大面积位移,桥梁的下部结构发生沉降和水平移动,形成砂土的液化和断层,从而使软弱地基失效,毁坏墩台。桥梁震害产生的原因主要来自于四个方面,一是地震震级强度大于桥梁本身设防标准;二是桥梁的结构设计或施工存在不合理之处;三是桥梁所处的地基受地震灾害影响失效或者变形;四是桥梁在设计和施工建造中,其结构抗震能力差。
        2桥梁抗震设计的理论基础
        目前桥梁抗震设计的破坏准则主要有:强度破坏准则,即最大的地震应力达到结构的容许应力值;位移破坏准则,即以位移作为判断指标,桥梁结构在地震作用下最大的位移小于容许位移。此外,还有延性破坏准则、能力准则、基于性能的破坏准则等。目前使用最广泛的是延性破坏准则。桥梁抗震设计的思想也从基于强度设计发展到基于延性设计,所谓基于延性设计,通过设置塑性铰,允许结构产生可控塑性变形,局部的次要构件产生可修复的破坏,一次消耗地震能,另一方面延长结构的周期,以减小地震效应。其实现主要是通过设置塑性铰、对桥梁墩柱的配筋,包括纵向钢筋的配筋率,箍筋的配筋率以及搭接锚固,连接件的延性设计等实现。目前对地震作用的分析方法根据确定性和非确定性分析方法,目前各国普遍采用的是基于确定过程的确定性地震反应分析方法,包括静力分析法(弹性静力、非线性分析)、动力反应谱分析法(单振型、多振型、等效线性分析)、动力时程分析方法(弹性和非弹性),目前各国规范中多采用多振型反应谱分析法,而对于复杂桥梁,则采用动力时程分析法进行设计计算。



        3桥梁工程抗震设计要点
        0工程概况
        某桥梁工程设计长度为200m,共有10个桥墩,本文主要选取6、7、8号桥墩进行设计,根据当地抗震等级能够得知,该桥梁工程抗震等级较高。在该桥梁工程当中,桥面的总宽度为12.75m,车道净宽度为11.5m,6号桥墩高度为48.6m,由于各个桥墩高度不同,在一定程度上增加了抗震设计难度,抗震设计人员要明确桥梁工程抗震设计要点,并遵守相关设计原则,在提升该桥梁工程抗震性能的同时,减少结构失稳现象的发生。
        3.1上部结构的布置
        桥梁的上部结构采用预应力混凝土先简支后连续箱梁,采用后张法施工。在箱梁的安装之前,在工程施工现场合理位置设置箱梁加工厂,对箱梁进行预制。因先简支后连续,所以在箱梁预制安装后对墩顶接头进行混凝土浇筑,之后张拉预应力钢筋,在预应力施加的过程中注意技术要点,采用标定、配套的张拉设备对钢筋进行张拉,控制张拉应力及钢筋变形值,在张拉过程中完成体系转换,使结构变为连续结构梁桥,从而使整体结构的稳定性增加。在简支梁与墩台边缘进行布置时,应注意保留一点距离。在设置桥台墙的时候可合理增加桥台墙的强度及厚度,在上部结构构件之间用橡胶垫板搭接,这样可以起到结构之间的缓冲作用。对于承重结构的设计应给与重视,在承重结构的承载力计算时,按极限状态进行设计,使上部结构有足够的抗变形能力。
        3.2下部结构
        在对于下部结构的设计中,应着重考虑桥墩、桥台的承载力,抗变形能力,从而提高抗震能力。在桥墩、桥台的结构计算满足设计的情况下,合理增加截面尺寸,对桥墩盖梁之间设置抗震挡块,保证结构在地震作用力下的稳定性。还可以增加桥墩柱及基础特定的受力区的配筋率,增加结构的抗变形能力,减少结构的脆性等措施增加结构稳定性。在桥梁的桩基及柱式桥墩的箍筋布置时,可以适当对箍筋适当加密。对于箍筋的布置形式,应注意箍筋接头处理方式。
        3.3准确计算桥墩长度
        由于该桥梁工程为多跨简支梁结构,在计算桥墩承载力的过程当中,抗震设计人员要结合桥墩结构特点,运行先进的承载力计算方法,准确计算桥墩承载力。在计算桥墩长度的过程中,设计人员要重点注意以下问题:第一,结合桥墩高度与刚性强度,可以多次计算桥墩承载力。第二,做好相应的对比工作,将计算的桥墩承载力数值与软件计算的数值进行综合对比,并根据桥梁结构空间受力特征,进行合理的模拟,保证桥梁空间结构更加稳定。另外,桥梁抗震设计人员也可以运用概念设计方法进行设计,根据以往的桥梁工程抗震设计经验,适当改进原有的桥梁工程抗震设计方案,进一步提升桥梁工程的设计强度,延长桥梁工程的使用寿命。通过准确计算桥墩长度,能够帮助抗震设计人员更好的了解桥梁工程结构特点,提升桥梁工程抗震性能。在该桥梁工程当中,设计人员要妥善应用先进的模拟软件,构建合理的桥梁模型,在保证桥梁工程结构完整的基础之上,选择更加合理的抗震结构体系。
        结束语
        综上,通过详细介绍桥梁工程抗震设计要点,能够保证桥梁工程的抗震性能得到更好的提升,减小外界环境对桥梁工程抗震性能的影响。对于桥梁工程抗震设计人员而言,要不断学习先进的抗震设计知识,提升自身的专业素养,从而推动我国桥梁工程的快速发展。
        参考文献
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        [5]岳克锋.桥梁抗震理论研究进展[J].科学咨询(科技?管理),2018(11):53.
       

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