桥梁抗震设计篇
土木工程中的桥梁抗震设计
土木工程中的桥梁抗震设计随着现代城市建设的迅猛发展,桥梁作为城市交通的重要组成部分,其安全性和可靠性越来越受到关注。
在地震频发的地区,桥梁抗震设计成为不可忽视的问题。
本文将介绍土木工程中桥梁抗震设计的原则和方法。
一、地震力的计算桥梁的抗震设计首先需要计算地震力。
地震力的计算一般采用地震反应谱分析方法,该方法可以将地震作用的时间历程转换为最大加速度、加速度峰值、速度和位移的变化曲线。
根据地震反应谱,可以估计桥梁在地震作用下的响应。
二、结构设计在桥梁结构设计中,应根据地震力计算结果考虑以下几个因素:1. 强度:桥梁的各构件和节点必须具有足够的强度,能够承受地震作用下的荷载,并保证不发生破坏。
2. 刚度:桥梁的刚度对于减小地震响应有重要影响。
通过增加桥梁刚度,可以减小桥梁的变形和振动。
3. 韧性:桥梁的韧性是指结构在地震作用下出现破坏时的变形能力。
增加桥梁的韧性可以减小破坏的可能性,并降低地震造成的损失。
4. 阻尼:桥梁的阻尼对于减小地震响应同样很重要。
通过增加桥梁的阻尼,可以减小结构的振动幅度。
三、土壤-结构相互作用土壤-结构相互作用是桥梁抗震设计中需要考虑的另一个重要因素。
土壤对于桥梁的刚度、阻尼和能量耗散等性能有着重要影响。
为了准确评估桥梁的地震响应,需要考虑土壤的动态反应。
常用的土壤-结构相互作用分析方法包括:弹性地基理论、半空间理论和数值模拟等。
四、桥梁抗震措施在桥梁抗震设计中,可以采取以下几种措施:1. 采用适宜的结构形式:合理的结构形式对于提高桥梁的抗震能力很重要。
例如,钢筋混凝土桥梁比砖石桥梁具有更好的抗震性能。
2. 设置防护装置:在桥梁结构中设置防护装置,如减震器、阻尼器等,能够有效减小地震响应。
3. 加固改造:对于现有桥梁,可以通过加固改造提高其抗震能力。
常用的加固措施包括:加固柱、增加剪切墙、加固梁、加固桩等。
4. 高质量工艺:在桥梁施工过程中,严格控制质量,确保结构的强度和韧性。
地震作用下桥梁结构的抗震设计
地震作用下桥梁结构的抗震设计地震,作为一种破坏力极强的自然灾害,常常给人类社会带来巨大的损失。
桥梁作为交通网络的重要组成部分,其在地震中的安全性至关重要。
因此,对桥梁结构进行科学合理的抗震设计,是保障人民生命财产安全、确保交通生命线畅通的关键。
一、地震对桥梁结构的破坏形式地震作用下,桥梁结构可能会遭受多种形式的破坏。
首先是桥梁上部结构的位移和落梁。
强烈的地震波会导致桥梁上部结构产生过大的水平位移,如果相邻梁体之间的连接不够牢固,就可能发生落梁现象,使桥梁彻底失去通行能力。
其次,桥墩的损坏也是常见的破坏形式。
桥墩可能会因为承受不住地震力而出现弯曲、剪切破坏,甚至发生倒塌。
另外,基础的破坏也不容忽视。
地震可能导致地基土的液化,使基础失去承载能力,从而引起桥梁的整体下沉或倾斜。
二、桥梁抗震设计的基本原则在进行桥梁抗震设计时,需要遵循以下几个基本原则。
一是“小震不坏”。
即在较小强度的地震作用下,桥梁结构应保持完好,不出现任何损坏,能够正常使用。
二是“中震可修”。
当遭遇中等强度的地震时,桥梁结构可能会出现一定程度的损坏,但经过修复后仍能继续使用。
三是“大震不倒”。
在强烈地震作用下,虽然桥梁结构可能遭受严重破坏,但应保证不发生整体倒塌,以避免造成更大的灾难。
三、桥梁抗震设计的方法1、静力法静力法是最早用于桥梁抗震设计的方法之一。
它将地震作用简化为一个等效的静力荷载,通过计算结构在这个静力荷载作用下的内力和变形来进行设计。
这种方法简单直观,但由于没有考虑地震的动力特性,其设计结果往往偏于保守。
2、反应谱法反应谱法是目前桥梁抗震设计中应用较为广泛的一种方法。
它基于大量地震动记录的统计分析,得到不同周期结构的地震反应谱。
通过将桥梁结构的自振周期代入反应谱,计算出结构的地震响应。
反应谱法能够较好地考虑地震的频谱特性,但对于长周期结构和非线性结构的分析存在一定的局限性。
3、时程分析法时程分析法是一种直接动力分析方法,通过输入实际的地震动加速度时程,对桥梁结构进行动力分析,得到结构在整个地震过程中的响应。
桥梁工程中的抗震设计
桥梁工程中的抗震设计抗震是桥梁工程设计的重要环节之一,它直接关系到桥梁的耐久性和安全性。
在地震频发的地区,桥梁的抗震设计更加重要。
本文将探讨桥梁工程中的抗震设计原理和方法。
一、地震力的分析和计算抗震设计首先需要对地震力进行分析和计算。
地震力的大小和方向是影响桥梁抗震性能的重要因素。
地震力的计算需要考虑到地震烈度、震源距离、土壤条件等多个因素,并结合地震学和土木工程学的理论进行分析。
通过合理的计算方法,能够准确预测桥梁在地震作用下的响应。
二、桥梁结构的抗震设计1. 抗震设计的目标桥梁结构的抗震设计目标是在地震波作用下,保证桥梁的整体稳定性和结构安全性。
一般来说,桥梁的主要抗震性能指标包括位移限值、加速度限值和应力限值等。
在设计过程中,需要根据桥梁的特点和使用环境确定相应的指标,以确保桥梁在地震中具有足够的抗震能力。
2. 结构抗震设计的方法结构抗震设计的方法有很多,其中常用的包括弹性设计、弹塑性设计和减震设计等。
弹性设计是指在地震荷载下,结构仍然处于弹性状态,通过控制应力、位移等参数,确保结构的安全性。
弹塑性设计考虑了结构的塑性变形能力,在超出弹性阶段后,通过合理的塑性形变控制,提高结构的耗能能力。
减震设计是通过设置减震装置,将地震力转化为其他形式消耗,从而减小结构的震动反应。
三、桥梁基础的抗震设计桥梁基础是支撑整个桥梁结构的关键组成部分,其抗震设计至关重要。
抗震基础设计需要考虑到地震力传递、土壤的动力特性等因素。
一般来说,桥梁基础的抗震设计可以采用加固和加深基础、选用合适的基础形式等方法,以提高基础的抗震性能。
四、监测与维护桥梁工程的抗震设计不仅仅局限于初始设计阶段,还需要在桥梁运行的全生命周期内进行监测和维护。
通过实时监测桥梁的工作状态和结构响应,能够及时发现和处理可能存在的问题,保证桥梁的安全稳定运行。
综上所述,桥梁工程中的抗震设计是确保桥梁安全的重要环节。
通过合理的地震力分析和计算、结构和基础的抗震设计,以及监测和维护工作,可以提高桥梁的抗震能力,保障桥梁的安全性和耐久性。
桥梁工程中的抗震与防震设计
桥梁工程中的抗震与防震设计桥梁工程在现代社会中扮演着重要的角色,连接着交通运输网络,促进着经济的发展。
然而,地震是一个可能给桥梁带来严重破坏的自然灾害。
因此,在桥梁的设计与建设中,抗震与防震设计显得尤为重要。
本文将探讨桥梁工程中的抗震与防震设计的一些关键点。
首先,了解地震特性是进行抗震设计的基础。
地震是地球内部的板块运动引起的地壳震动,具有短时间、高能量的特点。
地震的产生与地震带、板块运动等因素密切相关。
因此,在进行桥梁工程的抗震设计时,需要对该地区的地震特性进行详细的研究和分析,包括地震频率、地震波形等参数。
只有了解了地震的特性,才能设计出具有良好抗震性能的桥梁结构。
其次,采用适当的结构措施来增强桥梁的抗震性能。
桥梁结构的抗震性能是由桥梁的整体刚度和阻尼特性决定的。
为了增强桥梁的刚度,可以采用增加横向刚度的措施,如加大横向梁的剖面积分、增加横向联络梁等。
此外,还可以采用增加纵向刚度的措施,如设置纵向墩柱、加深桥墩基础等。
通过增加桥梁的刚度,可以使其在地震荷载作用下保持相对稳定的形态,从而减小破坏的可能性。
另外,在桥墩的设计中,也需要考虑到地震的影响。
桥墩是桥梁结构中的承重单元,地震作用下易受到破坏。
为了增强桥墩的抗震性能,可以采用加固措施,如设置抗震支撑、加固基础等。
此外,在选择桥墩的材料时,也需要考虑其抗震性能。
一些具有良好抗震性能的材料,如纤维增强复合材料,可以在一定程度上增强桥墩的承载能力。
在桥梁的设计与施工中,还需要充分考虑到震后维修与重建的可能性。
即使采用了先进的抗震设计措施,桥梁在地震作用下仍然有可能受损。
因此,在进行桥梁工程的规划与设计时,需要考虑到震后维修与重建的可能性。
在设计过程中,可以采用模块化设计的方式,使得桥梁的部分结构可以快速更换与维修。
此外,在施工过程中,可以采用可拆卸连接的方式,使得桥梁的部分结构更容易拆卸与更换。
这样一来,即使发生地震破坏,桥梁的维修与重建也可以更加迅速有效地进行。
探讨桥梁结构抗震设计
探讨桥梁结构抗震设计摘要:本文介绍了地震给桥梁带来的危害,详细阐述了桥梁结构抗震设计的理念和原则,并结合桥梁结构抗震设计的现状对桥梁结构抗震设计的重点进行了科学合理的探究,给探讨桥梁结构抗震设计带来了积极的指导意义。
关键词:桥梁结构;抗震设计;设计原则;设计重点1前言地震是因为地球内部局部区域发生剧烈变化,从而引起地面强烈振动的现象。
其主要是由横波和纵波双重作用下引发的,其中纵波主要造成地面上下晃动,而横波则引起地面左右摇晃。
我国是一个地震多发区国家,因此在所有建筑抗震设计上都应该给予足够的重视,桥梁结构也不例外。
在地震发生的时候,桥梁的整个场地与地基会在第一时间受到严重的破坏,从而引发整个桥梁发生大范围的破坏;其次地震带来的场地振动也会使桥梁受到大范围的破坏,其主要是因为强烈的地面振动会带动桥梁振动,从而引发桥梁发生各种地震破坏,比如地基失效等。
下面主要结合桥梁结构抗震设计的理念和原则,谈一谈桥梁结构抗震的设计。
2桥梁结构抗震设计的理念和原则2.1 桥梁结构抗震设计的理念目前桥梁结构抗震设计的理念为小震不坏、中震可修和大震不倒,也就是说在实际桥梁结构抗震设计中,应该根据桥梁所在区域地震发生的频率,并结合罕见地震对整个桥梁进行多标准的设计。
具体来说,设计出来的桥梁在遇到小规模地震的时候,其桥梁结构应该处于弹性阶段,即内部结构不能出现损害或者仅仅出现很轻微的损害,从而保证桥梁在小规模地震时能够正常使用;当设计出来的桥梁遇到中规模的地震时,其桥梁结构将会进入非弹性阶段,即桥梁可能发生部分损害,但应该保证这些损害区域都处于可修复的程度,同时应该在地震后尽快的对桥梁进行修复工作,从而使桥梁尽快的实现其职能;当设计出来的桥梁遇到大规模的地震时,其桥梁结构将会进入弹塑性阶段,即桥梁很可能会发生严重的破坏,但应该保证桥梁不会发生整体的坍塌现象,同时经过快速的维修以后可保证桥梁能够安全的通车。
一般情况下,桥梁结构的抗震设计都应该满足以上理念,并根据抗震设防烈度进行相应的抗震措施。
桥梁抗震设计与施工措施
桥梁抗震设计与施工措施桥梁是连接两岸的重要交通枢纽,在日常生活中扮演着重要的角色。
然而,面对地震等自然灾害,桥梁的抗震设计和施工措施显得尤为重要。
本文将着重探讨桥梁抗震设计与施工措施,以确保桥梁在面对地震时能够安全可靠地运行。
一、抗震设计1. 设计要素桥梁的抗震设计首先需要考虑周边地质情况,选择适合的基础结构形式,以确保桥梁在地震发生时不会因地基沉降或滑动而受损。
同时,结构设计应尽可能减小桥梁的振动幅度,采用减震措施来降低地震对桥梁的冲击。
2. 建设材料在桥梁的抗震设计中,建设材料的选择非常关键。
高强度的混凝土、钢材等材料可以有效提高桥梁的抗震性能,同时在设计中考虑结构的柔韧度,以增加桥梁在地震发生时的变形能力。
3. 结构形式桥梁的结构形式也是抗震设计的重要考虑因素。
多跨悬索桥、斜拉桥等结构形式相对于梁桥、板桥等传统结构形式在抗震性能上更具优势,可以有效减小桥梁结构在地震中的应力和变形,提高桥梁的整体承载能力。
二、施工措施1. 施工工艺在桥梁的施工过程中,要严格按照设计要求进行施工,合理控制建设材料的质量,避免在施工过程中产生质量缺陷。
同时,施工过程中要注意减小地震对桥梁的影响,避免因施工不当导致桥梁结构弱化,影响桥梁的整体抗震性能。
2. 合理安排施工周期在桥梁的建设过程中,合理安排施工周期也是确保桥梁抗震性能的重要措施。
通过合理安排施工计划,避免在地震多发期进行大规模施工,减小地震对桥梁的影响,确保桥梁在建设过程中具有足够的抗震性能。
3. 施工质量监督在桥梁施工过程中,质量监督也是确保桥梁抗震性能的重要保障。
加强施工现场监督,及时发现和处理施工中的质量问题,以确保桥梁在施工完成后具有良好的抗震性能,保障桥梁在地震中的安全运行。
综上所述,桥梁的抗震设计与施工措施对于确保桥梁在地震中的安全运行具有至关重要的作用。
设计人员和施工人员应加强技术研究和实践经验积累,不断提升桥梁的抗震性能,为人们在生活中提供更加安全、高效的交通运输服务。
桥梁抗震设计
桥梁抗震设计桥梁是连接两个地理位置的重要建筑物,然而地震是常见的自然灾害之一,对桥梁的稳定性和安全性提出了严峻的挑战。
因此,桥梁抗震设计成为确保桥梁能够在地震中保持稳定和延长使用寿命的关键要素。
本文将探讨桥梁抗震设计的重要性、设计原则和常用技术。
一、桥梁抗震设计的重要性地震具有突发性和破坏性,对桥梁的影响不可忽视。
桥梁的倒塌不仅对交通运输系统造成瘫痪,还可能导致生命财产的重大损失。
因此,进行桥梁抗震设计至关重要。
抗震设计可以大幅度减少桥梁在地震中的振动幅度,提高其整体稳定性,确保桥梁承受地震荷载时能够继续正常运行。
二、桥梁抗震设计的原则1. 充分了解地震特征:了解地震活动的频率、震级和震源距离等参数,以便进行准确的地震动力学分析和计算。
2. 综合考虑桥梁结构和地震荷载:根据桥梁的结构形式和地震荷载特点,采用合适的抗震设计方法,考虑各种荷载可能同时作用的情况。
3. 考虑桥梁的地基和地基基础:地基和地基基础是桥梁抗震设计中的重要组成部分,应根据地震特点和地基条件进行综合考虑,并合理选择地基处理方法。
4. 采用合理的抗震设计参数:根据结构特点和使用要求,选择合适的抗震设计参数,确保桥梁在地震中具有足够的抗震性能。
5. 进行抗震性能评价:通过抗震性能评价,可以及时了解桥梁的抗震状况,并采取必要的修复和加固措施,确保桥梁的安全性能。
三、桥梁抗震设计常用技术1. 地震动力学分析:地震动力学分析是桥梁抗震设计的基础。
通过建立地震动力学模型,计算桥梁在地震时的响应,预测结构的破坏形式和损伤程度,为合理的抗震设计提供依据。
2. 基础抗震加固:通过加固桥梁的地基和地基基础,提高桥梁的整体抗震性能。
加固方法包括土工增强、地基处理和地基加固等。
3. 结构抗震加固:采用钢筋混凝土、预应力混凝土或钢结构等材料进行桥梁结构的加固和改造,增加桥梁的刚度和强度,提高其抗震性能。
4. 隔震设计:通过在桥梁与地基之间设置隔震层,降低地震动对桥梁的传递,减小桥梁的动力响应和震害程度。
地震作用下桥梁结构的抗震设计
地震作用下桥梁结构的抗震设计地震是一种极具破坏力的自然灾害,它给人类社会带来了巨大的生命和财产损失。
桥梁作为交通网络中的关键枢纽,在地震中的安全性能至关重要。
因此,进行科学合理的抗震设计是确保桥梁在地震作用下能够保持结构完整性和功能性的关键。
桥梁在地震中可能会遭受多种破坏形式,如墩柱的弯曲破坏、剪切破坏,支座的移位、脱落,以及桥梁上部结构的碰撞、落梁等。
这些破坏不仅会导致桥梁无法正常使用,还可能引发更严重的次生灾害。
为了减轻地震对桥梁的破坏,我们需要从多个方面入手进行抗震设计。
首先,在桥梁的选址和布局阶段就要充分考虑地震因素。
应尽量避开地震活动频繁、地质条件复杂的区域,选择相对稳定的场地。
同时,合理确定桥梁的走向和跨度,避免出现不规则的结构形式,减少地震作用下的扭转效应。
结构体系的选择也是抗震设计的重要环节。
常见的桥梁结构体系包括简支梁桥、连续梁桥、刚构桥等。
不同的结构体系在抗震性能上存在差异,需要根据具体情况进行权衡。
例如,简支梁桥在地震作用下相对容易发生落梁,但结构简单,施工方便;连续梁桥整体性较好,但墩柱受力较大。
在构件设计方面,墩柱是桥梁结构中承受地震力的关键构件。
为了提高墩柱的抗震能力,可以采用增加配筋率、设置箍筋加密区、采用高强混凝土等措施。
同时,要注意控制墩柱的长细比,避免出现过于细长的墩柱。
对于支座,应选择具有良好抗震性能的类型,如减隔震支座,能够有效地减小地震能量的传递。
在计算分析方面,需要运用先进的地震分析方法和软件,准确模拟地震作用下桥梁结构的响应。
常用的方法包括反应谱法、时程分析法等。
反应谱法计算简便,能够快速得到结构的地震响应,但对于复杂结构可能不够精确;时程分析法能够考虑地震波的时间历程,但计算量较大。
在实际设计中,通常会结合两种方法进行综合分析。
除了结构设计,还需要重视桥梁的构造措施。
例如,在墩柱与盖梁、基础的连接处设置足够的钢筋锚固长度,增强节点的抗震性能;在梁端设置挡块,防止落梁的发生;合理设置伸缩缝,避免相邻桥梁结构在地震中的相互碰撞。
桥梁抗震设计
桥梁抗震设计桥梁作为城市交通的重要组成部分,承担着连接两岸的重要任务。
然而,在地震频发的地区,桥梁的抗震性能显得尤为重要。
本文将探讨桥梁抗震设计的关键要素,以及现代技术在提升桥梁抗震性能方面的应用。
一、地震对桥梁的影响地震是自然界中一种不可预知的自然灾害,它给桥梁结构带来了巨大的挑战。
地震力的作用下,桥梁结构可能发生严重的破坏,甚至导致垮塌,给交通运输带来严重影响。
因此,桥梁抗震设计显得尤为重要。
二、桥梁抗震设计要素1. 结构设计:桥梁结构设计是抗震设计的基础,其中包括桥梁的布局、材料选择和连接方式等。
合理的结构设计能够提升桥梁的抗震性能,降低破坏风险。
2. 地震动力学参数:在桥梁抗震设计中,需要考虑到地震动力学参数,如地震波的峰值加速度、频谱特征等。
这些参数可以通过历史地震数据和地震模拟计算获得。
3. 桥墩设计:桥墩是桥梁结构中承受地震荷载的重要部分。
在桥墩设计中,需要考虑墩身的尺寸、形状和材料等因素,以提高桥梁的抗震性能。
4. 受力分析:通过受力分析,可以确定桥梁各部分在地震作用下的应力分布情况。
合理的受力分析可以指导桥梁设计过程中的结构优化。
5. 抗震设计指标:抗震设计指标是评估桥梁抗震性能的重要依据,常用的指标包括破坏概率、损伤指标和位移响应等。
通过合理选择抗震设计指标,可以有效提升桥梁的安全性能。
三、现代技术在桥梁抗震设计中的应用1. 桥梁模型试验:桥梁模型试验是评估桥梁抗震性能的有效手段。
通过搭建桥梁模型,并对其进行地震模拟测试,可以获取桥梁在地震作用下的响应情况,从而指导实际工程中的设计与施工。
2. 数值模拟分析:借助计算机技术,可以对桥梁结构进行数值模拟分析。
通过建立桥梁的有限元模型,结合地震动力学参数,可以模拟桥梁在地震中的响应情况,并对其进行优化设计。
3. 新材料应用:新材料的应用对桥梁抗震性能具有重要影响。
例如,高性能混凝土、钢材以及纤维增强复合材料等,都可以提升桥梁的抗震能力。
地震作用下桥梁结构的抗震设计
地震作用下桥梁结构的抗震设计桥梁作为交通运输的重要枢纽,在地震作用下的安全性至关重要。
地震可能导致桥梁结构的损坏甚至倒塌,严重影响救援和灾后重建工作。
因此,对桥梁结构进行科学合理的抗震设计是保障桥梁安全的关键。
一、地震对桥梁结构的影响地震是一种突发的自然灾害,其释放的能量以地震波的形式传播。
当地震波到达桥梁所在地时,会对桥梁结构产生多种影响。
首先是水平地震力的作用。
水平地震力会使桥梁产生水平位移和加速度,导致桥墩、桥台等构件承受较大的弯矩和剪力。
如果这些构件的强度和刚度不足,就可能发生开裂、屈服甚至破坏。
其次是竖向地震力的影响。
虽然竖向地震力通常比水平地震力小,但在某些情况下,如近断层地震或大跨径桥梁中,竖向地震力也不可忽视。
它可能导致桥梁支座脱空、梁体与墩台的碰撞等问题。
此外,地震还可能引起地基土的液化、滑坡等现象,削弱桥梁基础的承载能力,导致桥梁整体失稳。
二、桥梁结构抗震设计的原则为了确保桥梁在地震作用下的安全性,抗震设计应遵循以下原则:1、多道防线原则在桥梁结构中设置多个抗震防线,当第一道防线失效后,后续的防线能够继续发挥作用,从而提高桥梁的抗震能力。
例如,墩柱可以作为第一道防线,当墩柱破坏后,支座、伸缩缝等构件能够起到一定的耗能作用。
2、能力设计原则通过合理的设计,使桥梁结构的各个构件在地震作用下能够按照预定的方式屈服和破坏,避免出现脆性破坏和不合理的破坏模式。
例如,应确保桥墩的塑性铰出现在预期的位置,并且具有足够的变形能力。
3、整体性原则注重桥梁结构的整体性,使各个构件之间能够协同工作,共同抵抗地震作用。
例如,通过合理设置系梁、盖梁等构件,增强桥墩之间的连接,提高桥梁的整体刚度和稳定性。
三、桥梁结构抗震设计的方法1、静力法静力法是一种简单的抗震设计方法,它将地震作用等效为一个静态的水平力,作用在桥梁结构上。
这种方法适用于规则、简单的桥梁结构,但对于复杂的桥梁结构,其计算结果可能不够准确。
浅谈桥梁的抗震设计与措施_0
浅谈桥梁的抗震设计与措施摘要:本文首先对桥梁震害进行了概述,然后对桥梁抗震设计方法的发展做了简要的介绍,在此基础上,对桥梁抗震设计的措施进行了深入的探讨。
关键词:桥梁;抗震设计;震害0 引言地震具有突发性和强破坏力的特点,通常对公路工程具有极大的破坏作用致使严重的交通中断。
桥梁作为“生命线工程”的重要组成部分,在地震发生后发生损坏坍塌,会给紧急救援和抗震救灾带来更多困难,不仅阻碍当前的救灾行动,还会影响灾后的恢复工作,因此应对桥梁抗震给予重视。
1 桥梁震害概述随着城市现代化进程不断加快、城市人口的大量聚集和经济的高速发展,交通网络在整个城市生命线抗震防灾系统中的重要性不断提高,对桥梁的依赖性越发增强。
而近几十年全球发生的多次破坏性大地震表明,作为抗震防灾、危机管理系统重要组成部分的桥梁工程在地震中受到破坏,将严重阻断震区的交通生命线,使地震产生的次生灾害进一步加重,给救灾和灾后重建工作带来极大困难。
同时,桥梁作为重要的社会基础设施,投资大、公共性强、维护管理困难。
提高桥梁的抗震性能是减轻地震损失、加强区域安全的基本措施之一。
根据以往地震中桥梁的震害情况,钢筋混凝土桥梁常见的破坏形式主要分为上部结构破坏、支座破坏、下部结构破坏和基础破坏等。
2 桥梁抗震设计方法的发展2.1 基于强度的设计方法早期的抗震设计基本采用基于强度的抗震设计方法,将地震力当作静荷载进行结构分析,以结构构件的强度或刚度是否达到特定的极限状态作为结构失效的准则。
且该方法是目前许多抗震设计规范仍采用的设计方法。
2.2 基于延性的设计方法结合桥梁结构弹塑性破坏的特点,一些学者提出了基于反应谱的延性抗震设计方法。
该方法采用地震力修正系数调整反应谱加速度或弹性分析的地震内力,来反映不同结构的延性需求。
如美国AASHTO桥梁设计规范就针对桥墩、基础、支座等构件,采用不同的地震反应修正系数R对弹性地震力进行折减,得到设计地震力。
2.3 基于性能的抗震设计基于性能的抗震设计实际上是一总体设计思想,主要指结构在受到不同水平地震(不同概率地震)作用下的性能达到一组预期的性能目标。
桥梁抗震设计方法
桥梁抗震设计方法第一篇:桥梁抗震设计方法桥梁抗震结课论文桥梁抗震设计方法摘要:本文主要介绍桥梁抗震设计的主要方法及它们的优缺点及其比较。
关键词:桥梁抗震延性法反应谱法减隔震我国是世界上多地震的国家之一, 地震常常给社会造成巨大损失。
近年来随着我国经济建设的快速发展,出现了各种形式的桥梁(如大跨度、超大跨度斜拉桥、悬索桥、拱桥及各种复杂的城市立交工程)。
桥梁抗震设计中也涌现了众多问题。
桥梁结构地震反应分析的发展过程可以大致分为:静力法、反应谱法、动力时程分析法。
目前桥梁设计工作者的一个重要工作内容就是采取正确的抗震计算方法以及有效的构造措施。
反应谱法在桥梁抗震设计中是有一定应用价值的, 虽然目前大多数抗震设计规程都指出对大跨度桥梁进行抗震设计应采用动态时程分析法, 但是有必要研究反应谱法的优点及不足, 以确保桥梁工程在地震过程中有足够的抗震能力和合理的结构安全度。
1、桥梁抗震设计的基本思路当前主要地震国家桥梁抗震设计规范的基本思路和设计准则是: 设计地震作用基本上分为功能和安全设计两个等级。
虽然各规范使用的名词不同, 但其思路是基本一致的。
比较起来我国公路工程抗震设计规范仍在使用烈度概念, 关于抗震设计的指导思想方面比较笼统。
主要抗震设计方法有反应谱法、延性法、减隔震技术等。
2、反应谱法基本概念人类在与地震的斗争中发展了各种抗震分析方法,分为确定性方法和概率性方法两大类。
静力法、反应谱法和时程分析法均属于确定性方法, 随机振动、虚拟激励法属于概率性方法。
通常所说的结构地震反应分析,就是建立结构地震振动方程, 然后通过求解振动方程得到结构地震反应(位移、内力等)的过程。
2.1 反应谱的定义在结构抗震理论发展中, 静力法、反应谱法和动力时程分析法三个阶段的形成和发展是人类对自然规律认识的不断深入与完善的过程。
反应谱理论考虑了结构物的动力特性, 而且简单正确地反映了地震动的特性, 因此得到了广泛认可和应用。
建设工程中的桥梁抗震设计与施工
建设工程中的桥梁抗震设计与施工在建设工程中,桥梁的抗震设计与施工是至关重要的。
地震是一种自然灾害,具有不可预测性和破坏性,对桥梁的稳定性和安全性提出了很高的要求。
本文将从抗震设计和施工两个方面探讨桥梁在建设工程中的抗震问题。
一、桥梁抗震设计桥梁抗震设计是确保桥梁在地震中具有足够的抗震能力,以减少地震对桥梁的破坏程度。
以下是桥梁抗震设计的几个重要方面:1. 场地选择:在选址过程中,需要考虑地震发生的概率和强度。
通常会根据地震烈度区划和地质灾害潜在性评价结果等因素进行评估,选择相对较安全的地理位置。
2. 结构分析:使用结构动力学方法对桥梁进行抗震分析,对桥墩、桥面、支座等关键部位开展强度和刚度分析。
通过模拟地震作用下的结构响应,评估其在地震中的抗震性能。
3. 抗震设计参数:根据抗震设计规范和地震烈度等级,确定桥梁的抗震设计参数,包括抗震设防烈度、工程设计地震动参数、结构的抗震设防水平等。
这些参数将直接影响到桥梁的抗震性能。
4. 抗震设计方法:根据桥梁结构的不同特点和设计要求,选择合适的抗震设计方法。
常见的方法包括等效静力法、动力时程分析法、谱响应分析法等。
二、桥梁抗震施工除了抗震设计,桥梁的抗震施工也是确保桥梁抗震性能的重要环节。
合理的施工方法和措施能够提高桥梁的整体抗震能力。
以下是桥梁抗震施工中需要注意的几个方面:1. 施工材料:选择具有良好抗震性能的材料,如高强度混凝土、高性能钢材等。
同时,对材料的质量进行严格控制,确保施工材料的品质符合设计要求。
2. 施工工艺:合理的施工工艺对于提高桥梁的抗震性能至关重要。
需要注意施工顺序、施工方法以及各个施工工艺环节的协调与控制。
3. 质量控制:抗震施工中的质量控制是保证桥梁抗震性能的重要保障。
要对施工过程进行全程监控,及时发现和纠正施工中的质量问题。
4. 专业人员:桥梁抗震设计与施工需要有一支技术过硬、经验丰富的专业团队。
这些专业人员在桥梁设计、施工、监理等方面都需要具备相应的专业知识和能力。
桥梁抗震设计理论分析
桥梁抗震设计理论分析一、桥梁抗震设计的基本原理1. 地震的特点地震是由地壳运动引起的地表震动现象,其特点是瞬间发生、剧烈震动和长时间持续。
地震震级的大小可以通过地震矩表征,地震矩的大小取决于地震破裂面积、断层滑动距离和地壳岩石的弹性模量等因素。
对于桥梁结构来说,地震荷载是一个重要的设计参数,需要根据地震的概率和强度进行考虑。
2. 桥梁结构的受力机理桥梁结构在地震作用下将受到水平和垂直方向上的地震力作用,水平向地震力是最主要的,其大小取决于桥梁结构的质量、减震设备、地震波传播路径等因素。
在地震作用下,桥梁结构可能发生屈曲、剪切、扭转和弯曲等受力情况,因此需要设计合理的结构形式和受力构造,以保证桥梁在地震作用下的稳定性和安全性。
根据地震的特点和桥梁结构的受力机理,抗震设计的基本原则可以总结为:采用合理的结构形式和受力构造、提高结构的抗震性能、加强连接部件的抗震能力、减少结构的柔度和加强刚度、采用适当的减震和隔震措施、提高结构的延性和可修复性等。
1. 地震动力分析地震动力分析是桥梁抗震设计的基础,其目的是确定桥梁结构在地震作用下的动力响应,包括结构的位移、加速度、速度和应力等。
常用的地震动力分析方法包括响应谱分析、时程分析和频域分析等。
响应谱分析是一种简化的地震动力分析方法,通过地震响应谱和结构的动力特性进行结构响应的计算;时程分析是一种基于地震波时程的详细动力分析方法,可以考虑结构的非线性性和耗能能力;频域分析是一种将结构的动力响应转化为频域参数的方法,可以提供结构在不同频率下的响应情况。
2. 结构抗震评定结构抗震评定是指在地震动力分析的基础上,对桥梁结构的抗震性能进行评估和检验。
包括确定结构的抗震性能等级、评定结构的抗震能力、验证结构的受力状态和稳定性等。
结构抗震评定的方法包括弹性分析、弹塑性分析和时程分析等,其中弹塑性分析是一种考虑结构的非线性行为和耗能能力的方法,可以提供结构在地震作用下的塑性变形和破坏状态。
抗震结构设计 桥梁结构的抗震设计
2.桥梁抗震设防分类
各桥梁抗震设防类别适用范围
桥梁抗震设防类别 A类 B类
C类 D类
适用范围
单跨跨径超过150m的特大桥
单跨跨径超过150m的高速公路、一级公路上的桥梁,单跨跨径 不超过150m的二级公路上的特大桥、大桥
二级公路上的中桥、小桥,单跨跨径不超过150m的三、四级公 路上的特大桥、大桥
(1)墩柱破坏 大量震害资料表明,桥梁中大多采用的是 钢筋混凝土墩柱,其破坏形式大多为弯曲和剪切破坏。
①墩柱弯曲破坏 此种破坏在地震中很常见,其破坏属于 延性的,常见的有混凝土开裂、剥落、压溃和钢筋的裸露、 弯曲等,同时会有很大的塑性变形。其原因主要是:约束箍 筋配置不足、纵向钢筋的搭接或焊接不牢靠所导致的墩柱延 性能力不足。
①重视桥梁结构的总体设计,找出理想的抗震结构体系; ②重视延性抗震设计,同时一定要避免出现脆性破坏; ③重视加强局部构造设计,以避免存在构造缺陷; ④重视桥梁的支承连接部位的抗震设计,开发有效的防落梁 构件; ⑤对于复杂结构体系桥梁,要进行空间动力时程分析;⑥重 视研究应用减隔震技术来加强结构抗震能力。
第二节 抗震设计的一般规定
一、桥梁结构抗震设防的目标、分类和标准
抗震设防从我国目前的具体情况出发,本着确保重点和节 约投资的原则,根据桥梁的重要性和在抗震救灾中的作用,将 桥梁分为A类、B类、C类、D类四个抗震设防类别。
1.桥梁抗震设防目标
地震重现期——一定场地重复出现大于或等于给定地震的平均 时间间隔。
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更高,专门研究
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桥梁抗震设计案例分析
桥梁抗震设计案例分析桥梁作为交通建设中不可或缺的一部分,其安全性和抗震能力显得尤为重要。
本文将通过分析一个桥梁抗震设计案例,探讨如何在设计中提高桥梁的抗震能力以确保其在地震中的安全性。
1. 桥梁抗震设计的背景与重要性随着交通的发展和城市的扩张,桥梁作为城市重要的交通纽带,其抗震性能日益受到关注。
地震作为一种具有瞬时性和破坏性的自然灾害,常常给桥梁结构带来极大的冲击和破坏。
因此,提高桥梁抗震设计的能力迫在眉睫。
2. 抗震设计案例分析本案例选取了某城市的一座桥梁项目,进行了详细的抗震设计和分析。
设计团队根据地震烈度、地质条件、桥梁结构形式等因素,采取了以下措施提高抗震能力。
2.1 结构形式的选择基于地震力的分析,设计团队选择了合适的桥梁结构形式。
在本案例中,采用了钢筋混凝土箱梁桥结构,该结构在抗震性能方面具有较强的优势。
其稳定性好、刚度大、抗震能力强等特点,能够有效减轻地震对桥梁的破坏。
2.2 桥梁基础的设计在设计过程中,对桥梁的基础进行了合理的设计。
通过对地质勘察数据的分析,确定了地基的承载力和稳定性。
设计团队选用了深基坑开挖技术,采用了加固措施,提高了桥梁的稳定性和抗震性能。
2.3 结构材料的选择与加固在本案例中,设计团队选用了高强度混凝土和高强度钢材作为桥梁的主要结构材料。
这些材料具有良好的抗震能力和耐久性,能够在地震中有效地保护桥梁的安全。
同时,对于既有桥梁,针对其结构进行了加固处理,提高了其抗震能力。
2.4 抗震隔震与减震设计设计团队在本案例中还考虑了抗震隔震与减震设计。
采用了隔震支座及阻尼器等装置,将地震所产生的能量有效地分散和减震,从而保护了桥梁的安全。
3. 案例分析结果通过抗震设计措施的选择和实施,本案例中的桥梁在地震中表现出良好的抗震能力和稳定性。
在地震发生后,桥梁结构基本完好,没有发生严重的损坏和破坏,确保了通行安全。
4. 结论通过本案例的分析可以看出,桥梁抗震设计是确保桥梁安全和稳定的关键要素之一。
桥梁结构抗震设计
桥梁结构抗震设计桥梁作为交通基础设施的重要组成部分,在地震发生时起到了至关重要的作用。
为了确保桥梁的抗震能力,设计师们需要充分考虑各种因素,使用合适的设计方案,以确保桥梁在地震中能够稳定可靠的承受荷载。
本文将探讨桥梁结构抗震设计的原理和常用方法。
一、桥梁结构抗震设计的原理桥梁结构抗震设计的原理是通过合理的结构布局和材料选择,以及合理的施工方法,来提高桥梁的整体抗震性能。
具体来说,包括以下几个方面:1. 强度设计:在抗震设计中,需要根据桥梁的荷载特点和地震影响,确定合适的结构强度。
通过合理的截面尺寸和钢筋布置,确保桥梁具有足够的抗震能力。
2. 刚度设计:桥梁的刚度决定了其在地震中的变形能力。
设计师需要通过优化结构形式和加强桥墩、桥面板等部位的刚度,来提高桥梁的整体抗震刚度。
3. 隔离设计:在桥梁抗震设计中,隔离设计是一种常用的方法。
通过采用隔离装置,可以降低地震能量的传递,减小桥梁的震动响应,保证桥梁的安全性。
二、桥梁结构抗震设计的常用方法1. 弹性设计:弹性设计是一种较为传统的桥梁抗震设计方法。
它通过弹性分析确定结构的抗震性能,并根据设计规范的要求,确定合适的设计参数。
这种方法适用于地震烈度较小的区域。
2. 弹塑性设计:弹塑性设计是一种较为先进的桥梁抗震设计方法。
它考虑了结构的弹塑性变形,能够更准确地评估结构的抗震性能。
通过弹塑性分析,设计师可以得到桥梁在地震中的耗能能力和破坏模式,从而确定合适的抗震措施。
3. 减震设计:减震设计是一种逐渐兴起的桥梁抗震设计方法。
它通过设置减震装置,将地震能量引导到减震装置中,从而减小桥梁的震动响应。
常见的减震装置包括摩擦减震器、液体阻尼器等。
三、桥梁结构抗震设计的实践应用桥梁结构抗震设计在实践中已得到广泛应用。
例如,在某高速公路桥梁的抗震设计中,设计师采用了弹塑性设计的方法,通过弹塑性分析得到了桥梁的抗震性能。
为了提高桥梁的整体抗震能力,设计师还在桥梁的墩柱上设置了减震装置,以吸收地震能量。
桥梁工程抗震设计
浅谈桥梁工程抗震设计摘要:地震对道路与桥梁的破坏主要由于地表破坏和桥梁受震破坏引起的,桥梁由于受到地震后而产生水平及竖直振动,造成桥梁构件的破坏,甚至使桥梁倒塌。
本文主要就桥梁震后产生的原因进行给予探讨方案。
关键词:桥梁工程;抗震设计近几年,我国各地大小地震频发,公路桥梁等交通工程在地震中遭受到严重的破坏,然而目前增强桥梁的抗震能力,加强桥梁工程抗震研究的重要性便显得十分关进。
桥梁工程是交通枢纽中的重中之重,强震往往使公路桥梁遭到严重破坏,不但影响着交通的正常通行,有时可能引起二次灾害,阻碍救援工作队的进入。
1.桥梁破坏形式及震害原因分析1.1合理选址桥梁工程在建设施工的前期规划中需要对桥梁主体场地选择问题加以关注。
首先,合理的桥梁建设场地应以坚硬地质结构为首选,避免松软场地在地震时发生地基失效的现象。
其次,当交通运输发展实际要求桥梁工程不得不在松软场地区域建设的时候,桥梁的整体结构设计需要尽可能的提高基建整体性能,将地震造成地质结构不均匀变形的可能性降到最低。
1.2桥梁破坏形式对国内外桥梁震害的调查表明,上部结构震害主要表现为落梁移位,局部碰撞。
下部结构存在桥墩折断,混凝土剥落,系梁开裂,挡块普遍失效,桥台翼挤开裂、倾斜等震害现象。
另外,桥梁附属支座移位与变形,伸缩缝张开和挤压,护栏开裂的现象也非常普遍。
1.3桥梁震害原因分析桥梁震害是多种因素综合作用的结果,主要有:(1)地震作用对桥台和桥墩等薄弱部位的破坏.桥台是桥梁两侧岸边的支撑部分,一般是在岸边的原域填土上,用钢筋混凝土修建三角形或矩形的支台,这是地震作用的薄弱部位,因为桥台的路基高且三面临空,振动大,桥台和下面土的刚度不同,有相互作用,土体本身在地震中会产生液化,震陷破坏,桥台受地震的振动或场地砂土液化影响,填土滑移,滑移土体对桥台产生巨大推力,致使桥台发生破坏。
桥墩是支撑桥身的主要构件,其震害主要包括桥墩的断裂,剪断和裂缝,另外还有因桩柱埋入深度不够等原因遭受破坏。
桥梁工程中桥梁抗震设计
桥梁工程中桥梁抗震设计摘要:地震是最常见的一种地质灾害,一旦发生,就会对桥梁造成不可预测的破坏,导致桥梁主体结构开裂,严重的会造成断裂、破坏,甚至倒塌。
因此,为了抵御地震造成的破坏,我们应该高度重视并做好桥梁工程的抗震设计工作。
在确定桥梁震害的主要表现形式和原因的基础上,提出了桥梁抗震设计应注意的要点。
关键词:桥梁设计;桥梁抗震设计;抗震设计要点引言近年来,我国道路桥梁总里程居世界第一,桥梁数量不断增加,已成为人们生活中不可缺少的建筑结构。
然而,我国地震频发,桥梁结构往往因地震而出现耐久性下降、失稳等问题,给人民生命财产安全造成巨大损失。
公路桥梁的地震破坏不仅直接危及人们的生命安全,而且给灾后救援工作带来了很大的困难和障碍。
因此,研究桥梁的抗震设计和桥梁隔震技术的应用对避免桥梁结构的地震破坏具有重要意义。
1 桥梁抗震结构概述在进行桥梁抗震结构设计之前,有必要了解桥梁抗震结构本身的特点,从而为后续的设计工作提供重要的支持。
桥梁工程是当今时代的重要建设工程,抗震系数的提高直接影响到桥梁工程本身的稳定性。
在抗震设计中,主要根据地震灾害、工程经验等相关内容进行日常设计,选择正确的设计思路,从整体性的角度构建完善的整体结构方案,并进行详细的结构设计。
为了达到抗震效果,规范的抗震设计应在刚度和强度方面符合相关标准,达到强度和刚度的最佳结合,使桥梁的抗震效果得到全面提高。
桥梁是交通的重要组成部分,一旦发生损坏,不仅会影响人们的正常出行,还会带来更为严重的安全问题,因此在实际工作中,有必要对桥梁进行更加科学有序的抗震结构设计。
从以往的工程经验来看,有些桥梁在地震后往往会出现开裂、混凝土剥落等问题,严重时还会出现内部钢筋外露。
因此,在实际工作中有必要更加科学、系统地进行桥梁抗震设计,为后续使用提供重要依据。
2地震对桥梁的破坏性地震自然灾害对桥梁工程结构具有较强的破坏性,主要表现在场地和桥梁地基的破坏作用以及场地的震动作用两大方面。
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抗震设计篇第1章总则1.1 适用范围该篇适用于桥的抗震设计解说:此条用于明确抗震设计篇适用范围。
适用的桥及准用的处理,如通论篇1.1适用范围中所规定的。
对计算跨径超过200米的桥,按照地形、地质、地基的条件,桥的结构特性及规模,桥和地基的以往震灾经验,桥的重要程度及布局条件等,可准用该篇进行必要而适当的修正。
1.2 术语的定义该篇使用的术语意义如下:(1) 地震系数法考虑结构物的弹性范围的振动特性,使地震荷载静态作用进行设计的抗震设计法。
(2) 地震时保有水平抗力法考虑结构物的非线性变形性能、动态抗力,使地震荷载静态作用进行设计的抗震设计法。
(3) 动态解析法把地震时结构物的行为进行动力学的解析后进行设计的抗震设计法。
(4) 减震设计法使用减震支座、适度延长桥的固有周期的同时,增大衰减性能、减低惯性力的抗震设计法。
(5) 地震的影响抗震设计用的惯性力、土压、水压、地基的液化、流动化等根据地震动进行桥梁工程学评价后的地震影响的总称。
(6) 设计振动单位与地震时同一振动的结构系统。
(7) 固有周期桥在自由振动时的振动1次的周期。
(8) 设计水平地震力系数抗震设计中,为计算水平方向的惯性力,乘以桥的重量的系数。
(9) 地区修正系数以经常发生大规模地震的地区为标准情况下的其他地区的设计水平地震力系数的修正系数。
(10) 抗震设计上的地基类别按照地震时地基的振动特性,进行工程学分类的地基类别。
(11) 抗震设计上的地基面抗震设计中假设为地面的地基面。
(12) 基岩面为对象地点上具共同分布的,存在于抗震设计上看作振动的地基之下的十分坚固的地基顶面。
(13) 加速度反应谱对特定的地震动具有任意的固有周期及衰减常数的1个自由度(单质点)振动系统的加速度响应的最大值。
(14) 液化因地震动,孔隙水压急剧上升,饱和的沙质土层失去剪切强度,土的结构产生破坏的现象。
(15) 流动化随着液化,地基向水平方向的移动的现象。
(16) 地震时保有水平抗力反复受到地震力时结构构件具有的水平抗力。
(17) 等效水平地震力系数把用于地震时保有水平抗力法的设计水平地震力系数按照容许塑性率减低后的水平地震力系数。
(18) 反应塑性率结构构件中上部结构的惯性力的作用位置上产生的反应位移与屈服位移之比。
(19) 容许塑性率为限制结构构件的损伤或反应位移,结构构件的容许塑性率。
(20) 塑性铰结构构件受到正负交替的变形情况下,为发挥稳定的能够保持抗力的塑性变形性能的铰结构。
产生塑性铰的部分称为塑性铰领域,塑性铰领域的构件轴向的长度称为塑性铰长。
(21) 防止落梁系统以防止因地震造成上部结构脱落为目的而设置的结构,由梁搭接长度、防止落梁结构、限制位移结构、及防止垂直错位结构构成。
(22) 梁搭接长度设于防止落梁系统的梁端部,为梁端部至下部结构顶部边缘的梁长度。
在上下部结构之间产生未想到的较大相对位移的情况下,为防止梁从下部结构顶部脱离、确保防止落梁而设。
(23) 防止落梁结构设于防止落梁结构的梁端部,在上下部结构之间产生未想到的较大相对位移情况下,使位移不超过梁搭接长度的结构。
(24) 限制位移结构与支座相互补充、以抵抗地震时的惯性力为目的、即使支座受损也要防止上下部结构间产生较大相对位移的结构。
(25) 防止垂直错位结构为防止支座高度高的钢支座等破损后、在路面上发生垂直错位、车辆行驶困难而设的结构。
(26) 接头保护板为防止桥在使用过程中发生概率较高的地震致使伸缩装置损坏而设置的结构。
(27) 减震支座为减震设计桥梁所采用的支座,是一种有适度延长桥的固有周期功能和增大衰减功能的支座。
(28) 地震时水平力分散结构把地震时的上部结构的惯性力用复数的下部结构分担的结构,采用橡胶支座、减震支座的情况下,有用多点固定方式的。
第2章抗震设计的基本方针(1) 桥梁的抗震设计是按照桥的重要程度以确保必要的抗震性能为目的而进行的。
桥的重要程度按照道路类别及桥的功能、结构划分为标准重要度桥和极高重要度桥(以下称之为A种桥及B种桥)2种。
A种桥的抗震设计目标是在桥梁使用期间发生概率高的地震时无损伤、而且发生概率虽低,强度大的地震动时,无致命损害。
B种桥的目标是在桥梁使用期间发生概率高的地震时无损伤,在桥的使用期间发生概率低、强度大的地震动只许有限的损伤。
这里,桥梁在使用期间发生的概率低、强度大的地震动是指,考虑设想为板块边界型大规模地震的类型I地震动及设想为内陆直下型地震的类型II地震动两种类型。
(2) 抗震设计原则上按照地震系数法及地震时保有水平抗力法进行。
对于桥梁使用期间发生概率高的地震动,根据地震系数法、通过容许应力强度、容许承载力、容许位移、安全率1或它们的组合来进行抗震设计。
对桥梁使用期间发生概率低、强度大的地震动,根据地震时保有水平抗力法、通过地震时保有水平抗力、容许塑性率、残余变位或它们的组合来进行抗震设计。
(3) 地震反应复杂的桥,宜进行动态解析并将其结果反映到设计之中。
(4) 抗震设计要考虑地形、地质、地基条件、布局条件等,在选定抗震性高的结构形式的同时,在上下部各部位的设计时必须考虑包括支座部及防止落梁结构及桥梁整体的抗震性能。
(1) 在抗震设计中规定了抗震性能目标。
桥梁作为震后的避难路、救助、救护、医疗、灭火及避难者紧急物质的运输路,起着非常重要的作用。
这里,按照道路类别及桥的功能结构,桥的重要程度划分为标准重要度桥(A种桥)和极高重要度桥(B种桥)2种,是以确保各自的抗震性能为目标而制定的。
表-解2.1示出了抗震设计中考虑的地震动和桥的抗震性能目标及研究这些的抗震设计法。
2表-解2.1抗震设计考虑的地震动与桥的抗震性能目标抗震设计考虑的地震动桥的抗震性能目标抗震计算法标准重要程度的桥(A种桥)重要程度极高的桥(B种桥)静态解析法动态解析法(地震时行为复杂的桥)桥在使用期间发生概率高的地震动不损健全性地震系数法时程反应解析法波谱法桥在使用期间发生概率低、但强度大的地震动类型I的地震动(板块边界型大规模地震)防止致命的损害只许有限度的损伤地震时保有水平抗力法类型II的地震动(类似兵库县南部地震的内陆直下型地震)作为抗震设计考虑的地震动包括了桥在使用期间发生概率高的地震动及桥在使用期间发生概率低、强度高的地震动的2个阶段。
此处,在桥使用期间作为发生概率高的地震动,是根据发生可能性较高的中3等规模地震的地震动,又沿袭了以往抗震设计中地震系数法中用的作为设计地震系数规定的地震力。
作为在桥使用期间发生概率低、强度高的地震动,是根据90年的抗震设计篇中规定的类似1923年关东地震时东京周边的地震动、发生频度低的板块边界型地震的地震动,加上根据类似95年兵库县南部地震的、发生频度极低、震级7级的内陆直下型地震的地震动考虑的。
把板块边界型的大规模地震引起的地震动和类似兵库县南部地震的内陆直下型地震引起的地震动,各自称为类型I地震动和类型II地震动。
类型I的地震动表示了大振幅、长时间、重复作用的地震动,类型II 的地震动表示持续时间短、但强度极大的地震动。
而且,地震的发生状况因地区不同而不同,地震发生频度低的地区中使用与地震发生频度高的地区相同的地震动强度是不合理的,所以如3.5节中规定所示,桥的抗震设计用的地震动强度要按地区变化。
此外,对内陆直下型地震,有一种应将每个活断层的特性直接反映到设计中的意见,为此必须特别规定活断层的位置、活动时期,而基于活动性、活断层的地震动预测是以全国规模展开,现状是还存在许多尚未搞清的地方。
关于此点,按照今后的调查研究要适当补充。
以内陆直下型地震对结构物影响的观点,考虑了目前为止观测到的最4强地震动的95 年兵库县南部地震的地震动。
如上按照地震动与桥的重要度,桥梁以无损健全性、不受致命损害及只许有限的损伤为目标,进行了抗震设计。
以钢筋混凝土桥墩为例,如果水平方向的地震力重复作用,屈服后水平抗力达到最大抗力(极限水平抗力),然后水平位移进一步增大、开始产生保护层混凝土剥落、主钢筋断裂,随之水平抗力开始降低。
若以这样的关系为例,所谓无损健全性,就是地震时产生于结构构件的应力强度、位移,根据容许应力强度法,不超过容许应力强度和容许位移以内,即不产生超过屈服状态的损伤。
同时,所谓防止致命损害,说的是为不产生落梁,主要结构构件的水平抗力处于开始减低状态之前的事,所谓只许有限损伤,是说具有比迅速恢复桥的功能更有余地的状态。
这样的界限状态对以目前为止的震灾经验和各种实验、解析加以确认的结构构件、桥整体的极限状态来说必须考虑合适的安全率后再行决定。
因此,在这从类型Ⅱ地震动对结构物的影响的观点,迄今为止观测到的是世界上最强的兵库县南部地震产生的地震动,但不能排除将来局部地区还会超过如此强的地震动的可能性。
现阶段观测强震的历史还短,要正确推断这种地震动的特性,并反映到桥梁的抗震设计中则仍有许多未搞清的问题。
因此在估计设计上的安全系数的同时,要5考虑设置防止落梁结构。
事实上,对未知的任何地震动都能安全地设计桥梁,现实中还有许多制约。
对于这样的地震动重要的是提高道路网的宽余,为达到能够早期恢复的体制配备和技术开发。
(2) 公路桥的耐震设计,须在提高结构构件强度的同时提高变形性能、以桥整体抗震为目标。
因此,抗震设计不仅要按地震系数法、还要根据地震时保有水平抗力法进行。
地震系数法规定的结构断面在不能满足地震时保有水平抗力法的安全性判定标准时,应选择能满足的断面形式。
关于地震时保有水平抗力法,在平成2年(90年)的抗震设计篇中,作为钢筋混凝土桥墩的地震时保有水平抗力的校核规定已考虑进去,但从95 年的兵库县南部地震的损害状况,强烈认识到确保结构系统韧性的重要性,所以它不仅限于钢筋混凝土桥墩,也适用于地震影响大的桥墩、基础、支座部、防止落梁系统,同时作为设计法明确了它应有的地位,而不仅是校核法。
图-解2.1示出了抗震设计的标准操作程序。
6图-解 2.1 标准的抗震设计流程图(3) 地震系数法和地震时保有水平抗力法,对于地震反应不复杂7的桥梁来说,在实用上能以足够的精度简便表示地震时桥的行为。
因此,原则上按照地震系数法及地震时保有水平抗力法进行抗震设计。
然而,有特殊形状、结构的桥梁,在地震系数法和地震时保有水平抗力法里,有时不能充分表示桥的行为。
为此,对这种地震反应复杂的桥梁,宜把根据地震系数法和地震时保有水平抗力法进行抗震设计的结果,通过动态解析进行校核。
对多处产生非线性的桥等,在能量守恒定律适用性被限制的情况下,由于桥在地震时的行为复杂,根据地震时保有水平抗力法的抗震设计法的适用性被限制,此时以动态解析结果为基础进行合适的抗震设计。
所谓在地震系数法和地震时保有水平抗力法中不能以足够的精确度表现地震反应的桥,还有,地震时保有水平抗力法的适用性被限定的、地震反应复杂的桥一般属以下几种情况:①对桥的反应产生主要影响的振型,与以地震系数法和地震时保有水平抗力法设想的振型明显不同时。