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桥梁工程抗震设计相关问题研究

 期刊栏目:路桥工程     更新时间:2016-02-18 11:04:55     浏览: 288 次

桥梁工程抗震设计相关问题研究

殷金象 

江苏省交通规划设计院股份有限公司 江苏南京 210000

摘要:桥梁工程的抗震设计是保证桥梁质量与安全通行能力的重要措施,做好对桥梁工程的抗震设计对于提升其工程效益具有重要意义。文章先对桥梁抗震设计原则进行阐述,之后简要分析了桥梁工程的抗震设计参数,最后提出了桥梁抗震设计的几点建议。

关键词:桥梁工程;抗震设计;结构延性

 

前言

    随着我国交通事业的不断发展,越来越多的桥梁工程得以建设。桥梁工程作为我国交通事业当中的重要表现形式,其抗震性能一直是业内所研究的重要内容。从桥梁工程的本质用途与基本结构角度来看,做好对其的抗震设计不仅能提高桥梁工程的建设效益,同时还能够保证桥梁的通行安全性,这对于促进我国交通事业的发展具有重要意义。

一、桥梁抗震设计原则

1.场地选择原则

    从桥梁的建设需求角度来看,部分桥梁工程的建设是相对被动的,但为了保证桥梁的抗震性能,即使桥梁工程的建设需求相对被动,也必须要做好对场地的选择。在进行场地选择时,要依据对选址地形、地质的分析,来对选址地的地震危险性予以判断,确保桥梁工程的建设能够在一个既符合交通需求,地震出现几率又相对较小的位置,从根本上为桥梁的抗震性能提供支持。

2.整体性原则

    整体性是桥梁工程抗震设计的最基本要求,因为具有整体性的桥梁工程,其能够更好的发挥出空间作用,在保证自身结构状态的基础上,能够实现对结构构件与非结构构件的有效连结,以避免发生地震时出现构件掉落的情况。在进行桥梁工程设计过程中,无论是桥梁的平面还是立面,桥梁的所有结构布置必须要使用科学的几何尺寸、刚度和规则度,从根本上保证桥梁结构的质量均匀和整体性,以确保桥梁工程能够更好的应对环境突然变化而带来的不利影响。

3.多层抗震原则

    多层抗震原则是桥梁工程建设过程中的最基本原则。因为地震具有强度的不确定性和突发性,如果桥梁工程的抗震设计没有达到抗震标准,那么桥梁工程很有可能全部损毁,这不仅会造成巨大的经济损失,同时还会对驾驶员带来人身安全威胁。在这种情况下,必须要保证桥梁工程第一道抗震防线受到地震破坏后,仍有第二道、第三道抗震防线对其予以保护。在这种抗震设计原则下,超静定结构得以研发,并成为了桥梁抗震设计的主要策略。

二、抗震设计参数

    从桥梁工程的结构性质角度来看,其在进行抗震设计时,需要特别对以下三方面参数予以设计:

1.结构强度

    结构强度即桥梁工程整体结构的强度,其是抵抗地震为桥梁工程带来变形、断裂破坏的重要环节,桥梁工程只有具有了足够的结构强度,才能够在地震发生时与地震所带来破坏力产生抵抗,以实现对桥梁结构的有效保护。在进行桥梁工程结构强度设计时,需要在对选址地实际地质状态以及地震发生几率充分分析的基础上来予以进行。例如对于设防地震(475年一遇)的桥梁工程结构强度要足够高,才能达到抗震强度要求。

2.结构刚度

    结构刚度即桥梁工程整体结构的刚度,其也是桥梁工程抵抗地震作用力的重要环节,桥梁工程具备了一定的刚度,才能够抵抗地震所带来的弹性变形,以确保桥梁结构的稳定性与安全性。在进行桥梁工程结构刚度设计时,设计师必须要做好对不同地震级别所能够为桥梁结构带来的变形力预估,然后通过所预估的最大变形力来对桥梁刚度予以设计,以抵抗对桥梁受地震破坏而出现变形或位移。

3.结构延性

   结构延性即桥梁工程整体结构的刚度,其是指桥梁结构用于定康非弹性反应范围内的变形能力。在桥梁抗震设计环节中,结构延性的重要性无可比拟,因为能够对桥梁工程带来破坏的地震强度往往都超出了预估,另外地震对桥梁工程带来的破坏是运动式破坏,在这种破坏模式下,桥梁结构的延性能够在地震为桥梁工程带来超出结构弹性范围的变形时维持桥梁工程的大部分初始强度,从而避免桥梁工程遭受毁灭性破坏。

三、桥梁抗震设计建议

桥梁作为特殊性交通工程,为了提高其抗震性能,保证交通安全性,笔者提出以下几点抗震设计建议:

(1)桥梁工程材料选择优先次序:钢结构、钢矾结合、现浇钢筋矾、预制钢筋矾、预应力矾、砌体。

(2)从地震性质及桥梁工程结构角度分析,在地震发生时伸缩缝会对桥梁整体结构带来不安全因素。为了提高桥梁工程的整体性,提高桥梁工程的抗震能力,建议以连续桥跨来代替简支梁,从根本上减少伸缩缝的数量,实现对地震发生后落梁可能性的有效控制。

(3)为了避免地震发生时桥梁工程出现主梁落梁或位移的情况,建议增强桥面的连续构造,实现宽度延伸。与此同时,还要对宽墩、支座及顶盖梁进行加宽,并设置隔挡设施,从根本上降低地震时桥梁出现位移的几率。

(4)在进行桥梁轴线设计时,应尽量保持轴线笔直,因为曲线桥会让地震时桥梁所受破坏复杂化。另外应保持桥墩和桥台与轴线的垂直状态,以避免斜交而在地震时出现位移增大的不良反应。

(5)在桥梁设计时,应尽量选择短桥跨,以实现对桥梁墩柱承受轴向力的有效降低,从而保证墩柱的延性能力能够得以发挥,为桥梁提供良好的抗震支持。

(6)在进行桥梁工程设计时,如果所设计桥梁为轻高排架桥墩,建议在桥墩之间增设横系梁,以实现对桥墩的约束,降低地震发生时桥墩出现横向位移和设计弯矩的几率。

(7)为了提高桥梁工程的抗震性能,建议多使用新技术、新材料,例如减隔震支座、双曲面支座、阻尼器等,以实现对桥梁减隔震水平的提升,提高桥梁工程的抗震效果。

总结

    综上所述,做好对桥梁工程的抗震设计是我国交通事业对桥梁工程提出的最基本要求,其是桥梁工程建设效益发挥的重要保障。在实际工作过程中,为了确保桥梁工程的抗震设计能够真正的符合桥梁工程建设的实际需求,相关人员必须要充分做好对桥梁工程所在地环境的分析,切实保证所设计抗震标准能够符合桥梁的需求,在保证桥梁工程建设质量的基础上,也为我国交通事业的安全发展提供最基础的支持。

参考文献

[1]孙治国.钢筋混凝土桥墩抗震变形能力研究[D].中国地震局工程力学研究所,2012.

[2]陆本燕.基于性能抗震设计理论的桥梁结构性能量化指标研究[D].长安大学,2011.

[3]张煜敏.公路梁桥位移型抗震分灾系统研究[D].长安大学,2011.

[4]何晗欣.桥梁抗震与抗风及其影响因素分析研究[D].长安大学,2011.

 

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