桥梁抗震复习资料

桥梁抗震复习资料桥梁抗震复习资料桥梁抗震复习资料资料仅供参考文件编号：2022年4月桥梁抗震复习资料版本号：A修改号：1页次：1.0审核：批准:发布日期：地震按成因可分为：火山地震、陷落地震、构造地震、诱发地震。构造地震的成因：由于地应力在某一地区逐渐增加，岩石变形也不断增加，到一定时候，在岩石比较薄弱的地方突然发生呢个断裂错动，部分应变能突然释放，其中一部分形式以波的形式传播，引起地面震动，就产生了地震。震源：地层构造运动中，在断层形成的地方大量释放能量，产生剧烈震动，此处就叫作震源。震源的正上方的地面位置叫震中。震中与震源之间的距离叫震源深度。建筑物与震中的距离叫震中距。震中附近震动最剧烈，一般也就是破坏最严重的地区叫极震区。按震源的深浅，地震有可分为浅源地震（震源深度小于60KM）、中源地震（震源深度60~300KM）和深源地震（震源深度大于300KM）。其中浅源地震造成的危害最大，当震源深度超过100KM时，通常不会在地面上造成危害。我国发生的地震，绝大多数是浅源地震，震源深度在10~20KM。目前所知最大震源深度约为720KM。按震中距的远近，地震可分为地方震（震中距小于100KM）、近震（震中距为100~1000KM）和远震（震中距大于1000KM）。地震的等级是衡量一次地震大小的等级，用符号M表示。国际通用单位里氏震级（常用表示）。震级每差一级能量差32倍之多。按震级的大小可分为微震（震级小于2级）、有感地震（震级2~5级）、中强地震（震级5~7级）和强震（震级大于7级）。微震只有仪器能够记录，有感地震一般人可以感觉到，中强地震能造成不同程度的破坏，而强震往往具有巨大的破环性。地震烈度是用来衡量地震破坏作用大小的一个指标，它表示某一地区的地面和各类建筑物遭受某一次地震影响的强弱烈度。一个地区的抗震设防一般情况下采用基本烈度。基本烈度指该区今后一个时期内，在一般场地条件下可能遭到的最大地震烈度，即《中国地震烈度区划图》。现在，《中国地震动参数区划图》以取代《中国地震烈度区划图》,成为一般建房工程的抗震设防依据。震中烈度与震级M之间的关系：地震波：当震源岩层发生断裂、错动时，岩层所积聚的变性能突然释放，引起剧烈的震动，震动以弹性波的形式从震源向各个方向传播并释放能量。这种波就称为地震波。地震波按其在地壳中传播的位置的不同分为体波和面波。体波在地球内部传播，体波又分为纵波（P）和横波（S）。地震动也称地面运动，是指有震源释放出来的地震波引起的地表附近土城的振动。地震动是地震和结构抗震之间的桥梁，又是结构抗震设防的依据。地震动三要素：地震动强度（振幅、峰值）、频谱特性、强度持续时间。地震分布：（1）环太平洋地带、（2）亚欧地震带。2008年3月21日，新疆于田级，5月12日，四川汶川级地震。2010年青海玉树级地震。地震的直接作用，如地震波引起的强烈震动、地震断层的错动等，所造成的灾害称为地震直接灾害。一、地表破坏：强烈地震时，往往产生地形地貌的变化（如地裂缝、滑坡、沙土液化、软土沉陷）和砂土液化，从而使建造在其上面的建筑物、构筑物受到破坏。二、建筑物破坏。建筑物在地震时按破坏程度可以分为五个等级：基本完好、轻微破坏、中等破坏、严重破坏、毁坏。建筑物的破坏既与地震烈度有关也与所在场地条件、建筑物本身有关。三、生命线工程破坏。社会生活生产有重大影响的交通、通信、供水、排水、供电、供气、输油等工程成为生命工程。由地震引发的火灾、水灾、有毒物质泄漏和疫病流行等灾害，称为地震的次生灾害。从结构抗震设计的观点出发，桥梁震害归为两大类：（1）地基失效引起的破坏（静力作用）。地基失效指由地震引起地基丧失承载力的现象。这类破坏现象是人工难以抵御的，应尽量通过场地选择避免。（2）结构强烈震动引起的破坏（动力作用）。外因：结构遭遇的地震动强度远远超过设计预期的强度，结构无法抵御而破坏。内因：结构设计、细部构造以及施工方法上存在缺陷。由于地震动的复杂性和不确定性，设计对地震动不敏感的结构就显得特别重要。上部结构的震害：按震害产生原因的不同，可分为上部结构自身震害，上部结构位移震害（包括落梁震害），以及上部结构的碰撞震害。上部结构的位移震害表现为桥梁上部结构的纵向位移、横向位移以及扭转位移。支座的破坏形式一般表现为支座位移，锚固螺栓拔出、剪断，活动支架脱落，以及支座本身构造上的破坏等。下部结构和基础的破坏：桥梁墩柱的震害，破坏形式主要是弯曲破坏和剪切破坏。弯曲破坏主要是约束筋配置不足、纵向钢筋的搭接或焊接不牢等引起的墩柱延性不足。剪切破坏是脆性的，往往会造成墩柱以上及上部结构的倒塌，震害较为严重。支撑部件失效、碰撞引起的破坏、桥墩和桥台的破坏以及基础的破坏。一、桥梁结构动力概念设计二、延性抗震结构局部构造设计支撑连接部位采用减隔震技术进行空间动力时程分析桥梁结构抗震的设防标准：工程抗震设防标准是根据地震动背景，为保证工程结构在寿命期内的地震损失（经济损失及人员伤亡）不超过规定的水平或社会可接受的水平，规定工程结构必须具备的抗震能力。决定工程抗震设防标准的基本因素有三个：社会经济状况，地震危害性，工程结构的重要性。设防参数指在考虑工程抗震设防时，采用哪种物理量来进行工程设防。国内常用参数烈度和地震动。烈度较粗超，一般选用地震动。设防水准工程设计中一般用地震超越概率或地震重现期来表示。超越概率指一定场地在未来一定时间内遭遇到大于或等于给定地震的概率。地震重现期指一定场地重复出现大于或等于给定地震的平局时间间隔。T地震重现期，P超越概率，T0设计基准期多级设防的抗震设计思想：单一水准设防，一阶段设计双水准设防、三水准设防、两阶段设计。“小震不坏，中震可修、大震不倒”三水准设防、三阶段设计多水准设防、多性能目标的基于性能的抗震设计桥梁工程的抗震设防标准可以是指行业的最低设防标准，由桥梁抗震设计规范规定，这主要是政府的行为和决策：也可以是指某个重大工程具体采用的抗震设防标准，应高于行业的最低设防标准，由业主进行决策和选择。桥梁工程在使用期，要承受多种因素影响，包括永久作用、可变作用和偶然作用三大类。常规桥梁的抗震设计，可以采用两种抗震策略，延性抗震设计和减隔震设计。《中国地震动参数区划图》以峰值加速度和反应谱特征周期为技术指标对国土按照可能遭受地震影响的危险程度进行区分。在确定性地震反应分析中，一般采用两种地震动输入，即地震加速度反应谱和地震动加速度时程。生成人工地震加速度时程可以有两条途径：一、以规范设计反应谱为目标拟合而成。二、是对建桥桥址进行地震安全性评价，以提供场地的人工地震加速度时程。人工拟合地震加速度时程的方法有三种，三角级数法、随机脉冲法、自然归纳法。桥梁结构合理抗震选型：选桥位时应尽量避开抗震危险地段，充分利用抗震的有利地段避免或减轻在地震作用下因地基变形或地基失效造成的破坏合理的确定结构设计方案结构构件设计方面：各部分构件的强度应根据其重要性和修复（抢修）或更换的难易程度，采用明确的等级设置。桥梁结构抗震体系选择：合理的抗震结构体系有两个特征一是传力途径不间断，二是桥梁保持整体性。桥梁结构的合理抗震体系一般有两种：一种是延性抗震体系，另一种是减隔震体系。动力学问题都具有三个要素：输入（激励）、系统、输出（反应）桥梁解构的地震反应分析要解决几个关键的问题：确定合适的地震输入建立结构体系的数学模型及振动方程得到地震反应选择合适的方法求解地震振动方程得到的地震反应。确定型地震反应分析方法主要有静力法、动力反应普法、动态时程分析法直接积分法根据已知位移、速度、加速度和荷载条件，从前一时刻计算下一时刻地震反应常用的显式积分法有中心差分法;常用的隐式积分法有Newmark-β法、Wilson-θ法、Runge-Kutta法等。规则桥梁是指其地震反应以一阶振型为主的桥梁。因此规则桥梁的地震反应可以通过简化模型或计算方法进行分析。通常定义为在初始强度没有明显退化情况下的非弹性变形能力。它包括两个方面的能力：一是承受较大的非弹性变形，同时强度没有明显下降的能力；二是利用滞回特性吸收能量的能力。最常用的延性指标：曲率延性指数（简称曲率延性）和位移延性系数（简称位移延性）。结构的整体延性与结构中构件的延性密切相关，但这并不意味着结构中有一些延性很高的构件，其整体延性就一定高。箍筋混凝土的墩柱的延性与以下因素有关。轴压比：轴压比对延性影响很大，轴压提高，延性下降，当轴压较大时（如轴压比达到或超过25%），延性下降幅度较大。箍筋用量:适当加密箍筋配置，可以大幅提高延性箍筋形状：同样数量的螺旋箍筋与矩形箍筋相比，可以获得更好的约束效果，但方形箍筋与矩形箍筋相比，约束效果差别不大混凝土强度：混凝土强度对柱的延性有一定影响，强度越高延性越低。保护层厚度：保护层厚度增大对延性不利纵向钢筋：纵向钢筋的增加会改变截面的中轴位置，从而改变截面的屈服曲率和极限曲率，总体上对延性有不利的影响截面形式：空心截面与相应的实心截面相比具有更好的延性；圆形截面与矩形截面相比有更好的延性。横向箍筋的配置：横向箍筋在延性桥墩中有三个重要作用，即约束塑性铰区混凝土、提供抗剪能力、以及防止纵向钢筋压屈。从大量震害和试验结果的观察发现，钢筋混凝土墩柱的实际抗弯承载能力要大于其设计承载能力，这种现象称为墩柱抗弯超强现象。减隔震技术的工作机理：地震动的频率成分非常复杂，但地震的能量一般集中在一个频率范围内。结构的阻尼越大，结构的地震反应越小。因为阻尼使震动系统能量耗散了。概括起来，减隔震技术的工作机理有三条：采用柔性支撑延长结构周期，减小结构地震反应采用阻尼式能量耗散元件，限制结构位移保证结构在正常使用荷载作用下具有足够的刚度减震系统的组成：由减隔震技术的原理可知，一个完善的桥梁减隔震系统应包含柔性支撑、阻尼装置和构造措施三部分。这三部分可以分开设置也可以合为一体。柔性支撑装置，常见的柔性支撑位橡胶支座。阻尼装置，提供耗能最有效的一种方式是滞回阻尼，即利用桥梁的塑性变形耗能，如低碳钢制成的扭梁，悬臂弯曲梁的耗能装置，由铅制成的铅挤压和铅纯剪切变形装置。摩擦耗能是另一种方式，其缺点是没有自位回复能力，由于摩察系数不易控制，震后易存在较大的残余变形。另外还有粘滞阻尼，液压摩擦阻尼等。构造措施，减隔震装置必须有足够的柔性、以延长周期。减小地震反应，但在运营荷载下，又要保证结构不发生大变形和有害震动。减隔震技术的一般原则：适宜进行减隔震设计的情况主要有以下三种：桥梁上部结构为连续形式，下部结构刚度比较大，整个桥的基本周期比