桥梁抗震体系

内容摘要：在桥梁设计中，现行的通常做法是仅对桥粱进行简单抗震设防，桥粱结构害特征和原因，阐述了桥梁抗震设计的具体原则和方法。关键词：抗震设计；桥梁；地基与基础一．概述我国是世界上地震活动最为强烈的国家之一，今年5月份的四川汶川大地震造成了二．桥梁的震害及特征其主要震害有以下几点。1．桥台震害折断和开裂：霞力式桥台胸墙开裂，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。桥台的滑移与倾斜会进一步使主梁受压破坏，甚至使主梁坍毁。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4．梁的震害破坏．梁体碰撞，相邻墩间发生过大相对位移等引起的。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蕈要原因。地基破坏主要是指因砂土液化、不均匀沉降及稳定性不够等因数导致的地层水平滑移、下沉、断裂。基础的破坏与地基的破坏紧密相关，地基破坏一般都会导致基础的破坏，主要表现为移位、倾斜、下沉、折断和屈曲失稳。6．另外桥梁结构的震害还表现在：结构构。造及连接不当所造成的破坏、桥台台后填土位移过大造成的桥台沉降或斜度过大而造成墩台承受过大的扭矩引起的破坏。三．桥梁的震害原因国内外学者对桥梁震害的调查研究结果表明，现在桥梁的破坏大多沿顺桥向和横桥1．地震位移造成的粱式桥梁上部活动节点处因盖梁宽度设置不足导致落梁或粱体相互碰撞引起的破坏。而对拱式结构则主要表现在拱上建筑和腹拱的破坏，拱圈在拱顶、拱脚产生的破损裂缝，甚至整个隆起变形。位移，而简支粱桥对此尤为明显。另外，由于地基软弱，地震时当部分地基液化失效后引3．支座破坏，在地震力的作用下，由于支座设计没有克分考虑抗震要求。构造上连接与支挡等构造措施不足，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，从而造成如支座锚同螺栓拔出、剪断、活动支座脱落及支座本身构造上的破坏等，并由此导致结构力的传递形式的变化，进而对结构的其他部位产生不利的影4．软弱的下部结构破坏。即由于桥梁下部结构不足以抵抗其自身的惯性力和支座传递的主梁的地震力，导致结构下部的开裂、变形和失效，甚至倾覆，并由此引起全桥的严重破坏。5．在松软地基上的桥梁。特别是特大桥、大中桥，地震时往往发生河岸滑移使桥台向河心移动。导致全桥长度的缩短，这类震害是比较严重的。6．另外桥粱结构的震害还表现在如结构构造及连接不当造成的破坏、桥台台后填土位移过大造成桥台沉降或斜度过大造成桥墩台承受过大的扭矩而引起的破坏等多种原因。四．公路桥梁抗震设防原则及分类1．设防原则桥梁结构抗震设计的基本思想和设计准则是制定设计规范的重中之重，了基本烈度（中震）下的抗震指引。基本烈度是由中国地震烈度区划图确定的。该规范7度、8度和9度地区相应的地震最大动加速度设计值分别取0.1g，0.2g和0.4g（g为重力加速度）。另外，根据线路等级和结构重要性以及修复的难易程度，采用重要性修正系数对结构的地震作用进行修正。但公路桥梁抗震设计规范的重点放在梁式桥墩台和一般跨径的拱桥上，较少详尽考虑刚架拱桥、连续刚构、斜拉桥、超过150m的粱式桥等。因此，单一的抗震强度设防思想在目前我国公路桥梁抗震设计中有待完善。2．震级和烈度震级：反映某次地震震源释放能量的多少。烈度：表示某一地区的地面和各类建筑物具器物的反应等方面进行分级。由此可见．震级是定量概念，与某次地震对应；烈度是定性概念，与某次地震非一一五．桥梁抗震设计及措施要达到的目标、采用的设计地震动水平和地震反应的计算方法。1．桥梁抗震设计原则1）结合地形、地质条件、工程规模及震害经验，合理选择桥型及墩台、基础形式。2）同一座桥中．尽景避免高墩与大跨的结合。宜采用减少上部结构自重并有利于抗3）体形简单、自重轻、刚度和质量分布均匀、重心低、便于施工。4）采用有利于提高结构整体性的连接方式．墩台结构采取提高其延性、震动衰减快的相关措施，必要时设置减隔震支座．塑性铰等防震装置。5）尽可能采用技术先进、经济合理、便于修复加固的结构体系。6）进一步开展减震、隔震支座的研究和应用；加强钢筋混凝土桥墩的延性分析与计算。确定桥墩塑性铰区域的范围。7）对于高墩、大跨的特殊桥梁．应进行专题抗震设计与研究。2．总体设计中应注意的问题选择、桥型选择、结构体系布置、结构构造设计同样重要。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，选择孥硬场地。基岩、坚实的碎石类地基、硬粘土地基足理想的桥址场地；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足危险地区。拱桥应尽量避免跨越断层，特殊困难情况下应进行2）桥型选择型式。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。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。宜体形简单、自重轻、刚度和质量分布均匀、重心低、便于施工。位于地震后可能形成泥石流沟谷上的3．桥梁抗震构造措施1）基础抗震措施动态和永久的不均匀变形。在可能发生地震液化的地基上建桥时．应采用深基础，使桩或沉井穿过可能液化的土层埋人较稳定密实的土层内一定深度。并在桩的上部，离地面I—3m的范围内加强钢筋布设。2）桥台抗震措施长，使桥台位于稳定的河岸上。桥台高度宜控制在8m以内；当台位处的路堤高度大于8m时，桥台应选择在地形平坦、横坡较缓、离主沟槽较远且地质条件相对较好的地段通过，墙进行防护，桥台基础酌留富余量。如果地基条件允许，应尽量采用整体性强的T形、U形或箱形桥台，对于桩柱式桥台．宜采用埋置式。对柱式桥台和肋板式桥台，宜先填土压实。再钻孔或开挖，以保证填3）桥墩抗震措施利用桥墩的延性减震是当前桥梁抗震设计中常用的方法。高墩宜采用钢筋混凝土结间设置横系梁等，提高其抗弯延性和抗剪强度。在桥墩塑性铰区域及紧接承台下桩基的适的高度相差过大时矮墩将因刚度大而最先破坏。可将矮墩放置在钢套筒垦来调整墩柱的刚4）支撑连接构件抗震措施墩台顶帽上均应设置防止落粱措施，加纵、横向挡块以限制支烯支座、叠层橡胶支座和铅芯橡胶支座等）及塑性铰等消能防震装置等。够的宽度，同时设置限位器与剪力键。5）上部结构抗震措施落粱震害极为常见。实践证明，加强上部结构的整体性，限制其位移，是提高桥梁上部结构抗震能力的有效措施。预防措施有：杆、钢筋砼挡块、锚杆等，梁与墩帽用锚栓连接，T梁在端横隔板之间螺栓连接。曲梁（4）当采用多跨简支梁时，应加强梁（板）之间的纵、横向联系，将桥面做成连续，或采用先简支后结构连续的构造措施。（5）采用真空压浆方法，保证预应力管道水泥浆饱满，提高预应力桥梁的强度和刚6）结点抗震措施坏，即“强节点，弱构件”。六．桥梁抗震设计的几点建议1．尽量采用连续的桥跨代替简支粱跨．进而减少伸缩缝的数量。降低在此处落梁的可能性同时也提高了桥上行车的舒适性。2．对采用橡胶支座而无困定支座的桥跨。应加设防移角钢或设置挡轨．作为支座的3．桥梁的基础应尽可能的建在可靠的地基上．否则软土的液化会加大地震反应。4．位于常年有水河流上的特大桥、大中桥．当地基为液化土或软土时．其墩台基础应采用桩基础，且桩尖埋入稳定土层内一定深度。5．高墩宜采用钢筋混凝土结构．按照延性要求进行设计。在桥墩塑性铰区域及紧接承台下桩基的适当范围内应加强箍筋配置.6.在高烈度地震区．尽可能地采用整体性和规则性较好的桥梁结构体系．结构的几何尺寸、质量和刚度力求均匀、对称、规则，避免突变的出现；从几何线性上看，尽量选7.设置多道抗震防线，尽可能用超静定结构．少采用静定结构。8.对于较高的排架桥墩．墩