桥梁抗震设计研究与新技术的应用探析

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1、桥梁抗震设计研究与新技术的应用探析摘要：桥梁的抗震减灾是一门涉及多学科多领域的科学，目前我国对这方面的研究还很少，特别是对桥梁抗震新结构、新技术的研究和应用远远落后于国外。本文首先介绍了桥梁震害的原因并做了相应的分析，然后讲述了桥梁抗震常采用的方法以及新兴的设计方法，并且强调了抗震设计中的要点。关键词：桥梁;震害;抗震；新技术1引言桥梁作为重要的公共交通设施，在人们的生活中发挥着十分重要的作用。我国属于地震多发国家，在发生重大灾难时，公路、铁路交通网是挽救人民牛命和财产、进行灾区重建、减轻次牛灾害的重要交通途径，桥梁作为公路、铁路交通网的一部分，不可以在发生重人灾难时

2、阻碍救援工作的顺利进行，因此做好桥梁抗震设计的重要性不言而喻。2桥梁的震害原因与分析2.1桥梁的震害及特征对国内外震害的调查表明，在过去的地震屮，有许多桥梁遭受了不同程度的破坏，其主要震害有以下儿点：(1)桥台震害。桥台的震害主要表现为桥台与路基一起向河心滑移,导致桩柱式桥台的桩柱倾斜、折断和开裂；重力式桥台胸墙开裂，台体移动、下沉和转动；桥头引道沉降，翼墙损坏、开裂，施工缝错工、开裂以及因与主梁相撞而损坏。（2）桥墩震害。桥墩震害主要表现为桥墩沉降、倾斜、移位，墩身开裂、剪断，受压缘混凝土崩溃，钢筋裸露屈曲，桥墩与基础连接处开裂、折断等。（3）支座震害。在地震力的作

3、用下，山于支座设计没有充分考虑抗震的要求，构造上连接与支描等构造措施不足，或由于某些支座型式和材料上的缺陷等因素，导致了支座发生过大的位移和变形，从而造成如支座锚固螺栓拔出、剪断、活动支座脱落及支座本身构造上的破坏等，并由此导致结构力传递形式的变化，进而对结构的其他部位产生不利的影响。（4）梁的震害。桥梁最严重的震害现象是主梁坠落。落梁主要是山于桥台、桥墩倾斜、倒塌，支座破坏，梁体碰撞。（5）地基与基础震害。地基与基础的严重破坏是导致桥梁倒塌，并在震后难以修复使用的重要原因。地基破坏主要表现为砂土液化、地基失效、基础沉降和不均匀沉降破坏及由于上承载力和稳定性不够，导致

4、地面产生大变形，地层发生水平滑移、下沉、断裂。2.2桥梁震害原因分析桥梁的震害，往往是多种因素综合作用的结果，主要有以下几方面：（1）桥台或桥墩失稳造成的破坏；（2）砂上液化、地基失效造成的破坏：（3）地震作用力产生的破坏；（4）桥梁结构的造型、构造或连接措施不当而产生的破坏。3桥梁抗震的设计方法3.1常用的抗震方法增加结构的柔性以延长结构的自振周期，达到减小由于地震所产生的地震荷载和增加结构的阻尼或能量耗散能力以减小由于地震所引起的结构反应是实用的抗震方法。当前，比较容易实现和有效的抗震方法主要有以下儿点。（1）采用隔震支座。采用减、隔震支座（聚四氟乙烯支座、叠层橡

5、胶支座和铅芯橡胶支座等）在梁体与墩、台的连接处增加结构的柔性和阻尼以减小桥梁的地震反应；采用减、隔震支座桥梁结构的梁体通过支座与墩、台相联结，大量的试验和理论分析都表明其联结方式对桥梁结构的地震反应有很大的影响，在梁体与墩、台的联结处安装减、隔慮支座能有效地减小墩、台所受的水平地震力。（2）采用隔震支座和阻尼器相结合的系统。利用桥墩在地震作用下发生弹塑性变形耗散地震能量以达到减震的H的，利用桥墩的延性抗震。（3）利用桥墩延性减震。利用桥墩的延性减震是当前桥梁抗震设计中常用的方法，桥墩延性减震是将桥墩某些部位设计得具有足够的延性，以便在强震作用下使这些部位形成稳定的延性

6、塑性較产生弹塑性变形来延长结构周期、耗散地震能量。3.2采用减震的新结构型钢混凝土结构是现在普遍采用的减震新结构，它是在混凝土上包裹型钢做成的结构。它与钢筋混凝土结构相比具有一系列优点：其承载力可以高于同样外形的钢筋混凝土构件承载力一倍以上；具有较好的抗剪能力，延性比明显高于钢筋混凝土结构；滞回曲线较为饱满，耗能能力有显著的提高，从而呈现出良好的抗震性能；能够隔离、吸收和耗散地震能量,减小桥梁结构的地震反应，使桥梁的变形限制在弹性范围，避免由于产生塑性变形而造成累积损伤破坏和永久残余变形，这人人提高了桥梁结构的安全度；同时可以节约材料，降低造价。2.3桥梁抗震设计的新

7、方法(1)Caltrans新抗震设计方法Caltrans对普通桥梁进行了新的分类，其实也就是增加了桥梁抗震性能准则的桥梁类型，将普通桥梁分为标准桥梁和非标准桥梁，并将普通桥梁中的标准桥梁和非标准桥梁进行了严格的分类，在分类中标准桥梁和非标准桥梁特性不出现冲突。在桥梁抗震设计中，为了防止桥梁在地農中发生倒塌，必须保证桥梁所有结构有足够的强度或者延性，这些强度包括抗拉强度、抗压强度以及抗剪强度。为了满足桥梁和延性的需求，Caltrans桥梁抗震设计不建议将非弹性设置全部设置在混凝土结构上，而建议多设置在桥柱、桥墩、背墙和侧墙上。(1)ATC-18联邦公路