公路桥梁设计中抗震和减隔震技术应用

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1、公路桥梁设计中抗震和减隔震技术应用　　摘要:本文对公路桥梁减震系统进行了综合阐述，并从公路桥梁遭遇的主要震害形式入手进行分析，对公路桥梁的抗震设计具有指导意义。关键词:公路桥梁；抗震；减隔震；设计中图分类号：P733.22；文献标识码：A；文章编号：公路桥梁工程的设计，安全是第一要素。因此，抗震技术成为公路桥梁结构设计的核心原则。在设计中，要一方面运用“抗震”技术,保证公路桥梁结构的安全,但因为地震的发生,公路桥梁结构构件不可避免的会受到损坏，因此，还要补充减隔震技术的应用。如果说公路桥梁“抗震”技术是比较被动的去抵抗地震

2、影响力,那么减隔震技术则是主动的去减弱、化解地震作用力。1公路桥梁的主要震害形势1.1上部结构破坏对于梁式结构由于地震效应造成结构本身的破坏在报道中见的不多。梁式结构破坏多是在地震作用下支撑连接构件破坏或下部结构失效导致的落梁。而落梁对墩台侧壁的撞击又对下部结构造成破坏。拱式结构主要表现为拱上建筑和腹拱破坏，拱圈在拱脚和拱顶出现裂缝，拱圈隆起变形甚至倒塌。61.2支撑连接构件破坏桥梁的支座、伸缩缝和剪力键等薄弱的构件在外力作用下总是最易受损的。1.3下部结构破坏圬工下部一般出现倾斜、倒塌、开裂破坏。钢筋混凝土结构会出现轻微

3、开裂、保护层混凝土剥落、纵向受力主筋压曲，截面变化处核心混凝土压碎等。1.4基础破坏扩大基础和桩基的承台因本身刚度比较大，自身震害极少见。多是地基发生沉降、滑移造成基础变位。柱基础却有发生剪断、倾斜的破坏。2公路桥梁抗震的主要设计方法6由于地震发生的不确定性和复杂性，再加上结构计算模型的假定与实际情况的差异，使“计算设计”很难控制结构的抗震性能，因而不能完全依赖计算。结构抗震性能的决定因素是良好的“概念设计”。因此，在桥梁的方案设计阶段，不能仅仅根据功能要求和静力分析就决定方案的取舍，还应考虑桥梁的抗震性能，尽可能选择良好

4、的抗震结构体系。在抗震概念设计时，要特别重视上、下部结构连接部位的设计，桥墩形式的选取，过渡孔处连接部位的设计以及塑性铰预期部位的选择。为了保证所选择的结构体系在桥址处的场地条件下确实是良好的抗震体系，必须进行简单的分析(动力特性分析和地震反应评估)，然后结合结构设计分析结构的抗震薄弱部位，并进一步分析是否能通过配筋或构造设计，保证这些部位的抗震安全性。最后，根据分析结果综合评判结构体系抗震性能的优劣，决定是否要修改设计方案。增加结构的柔性以延长结构的自振周期，达到减小由干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

5、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几点。2.1确定公路桥梁性能根据三水准抗震设计原则,首先要确定不同水准地震作用下的地震运动特性,其次是明确规定对应于每―水准地震作用下的结构抗震性能目标。(2)减隔震装置的布置。在针对减隔震装置的选择方面,在上文已经作了阐述,所以在此对减隔震装置的布置进行分析。一般情况下,减隔震装置的布置位置有两种:一是布置在桥墩顶部,起降低上部结构惯性力的作用;二是设置在桥墩底部.这类似于建筑结构隔震,能较大幅度地降低整个结构的动力响应。2.2确

6、定设计原则一是避免地震时可能发生地基失效的松软场地，选择坚硬场地。二是桥梁的整体性要好，上部结构应尽可能是连续的。三是要力图使从地基传入结构的振动能量为最小，并使结构具有适当的强度、刚度和延性，以防止不能容忍的破坏。62.3采用隔震支座采用减、隔震支座(聚四氟乙烯支座、叠层橡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、隔震支座能

7、有效地减小墩、台所受的水平地震力。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目的，利用桥墩的延性抗震。近20年来，国外在桥梁减、隔震和延性抗震方面进行了许多研究，美国、新西兰和日本等在桥梁设计规范中都列人了相应的条款。2.4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塑性铰产生弹塑性变形来延长结构周期，耗散地震能量。在进行延性抗震设计时，按弹性反应谱计算塑性反应的

8、地震荷载需要修正，桥梁抗震设计规范采用了综合影响系数来反映塑性变形的影响。3公路桥梁减隔震系统6对公路桥梁减隔震系统结构的了解,是对其进行设计分析的一个必要过程,为系统设计阶段能够驾轻就熟的操作打下坚实的基础。公路桥梁减隔震系统主要分为四个组成部分:柔性支承装置、阻尼装置、刚度要求及构造措施。目前世界上