大跨度桥梁的抗震分析与地震动输入
文章编号:1671-2579(2001)04-0032-03
大跨度桥梁的抗震分析与地震动输入
陈星烨1,余钱华2
(1.湖南大学,湖南长沙 410082;2.长沙交通学院)
摘 要:文中讨论了大跨度桥梁地震反应的发展与现状;对抗震分析的主要方法进行了
简介,并就存在的问题作了探讨;同时,简述了地震波的输入问题,并提出了笔者的观点;最
后,笔者就使用软件ANSYS应用于桥梁抗震分析谈了体会。
关键词:大跨度桥梁;地震反应;抗震分析;地震波;软件ANSYS Ξ
1 大跨度桥梁地震反应研究的发展与现状
桥梁地震反应研究的目的是为桥梁抗震设计提供科学依据和有效手段。早期主要采用简化静力法,50年代后发展了动力法的反应谱理论,近20年来对大跨度桥梁主要采用时程分析法。
1.1 静力法
早在1899年,日本大房森吉提出静力法的概念。它假设结构物各个部分与地面同步运动。因而可把惯性力视作静力进行抗震计算。
1951年,日本佐野倡导震度法,即根据静力法概念提出以结构的10%的重量作为水平地震荷载。
静力法把地震加速度看作是结构地震破坏的单一因素有极大的局限性,由于静力法抹掉了结构的动力特性,同时也就无法反映地震波的频谱特性对结构动力反应的影响。只有当结构物的基本周期比地面运动卓越周期小很多,从而结构物在振动时变形很小并可被当作刚体时,静力法才能成立。若超出这个范围就不能适用。因此它符合传统的力学模式,但对大跨度桥梁的抗震分析而言,静力法完全不适用。
1.2 反应谱方法
反应谱方法是动力分析的方法之一。目前在中小跨度的桥梁抗震设计中,广泛使用。它用于抗震设计主要包括两个基本的步骤:首先根据强震记录统计用于设计的地震反应谱;其次将结构振动方程进行振型分解,将物理位移用振型广义坐标表示,而广义坐标的最大值由前一步中的设计反应谱求得。最后,反应量的最大值可通过适当的方法将各振型反应最大值组合起来得到。
该方法的优点是一旦设计反应谱确定后,反应谱法的计算工作量主要就集中在振型分解及其反应的组合工作上。用该法做地震响应分析时,须充分重视振型数量的取值。由于大跨度桥梁的自振频率在一个相当宽的频带内密布,而地震波一般都是宽带激励,因此在用反应谱方法做大跨度桥梁的分析时,所取的振型数必须足够,否则极有可能漏掉对局部反应有重大贡献的振型。例如,在安庆斜拉桥的抗震分析时,所取的振型数应为前300阶,一般的作法是先取一定数量的振型试算,然后再增加振型数,进行结果比较,直到前后两次的结果比较接近为止。此外,由于规范给出的反应谱适用于周期小于或等于5s的结构,但大跨度桥梁尤其是大跨度斜拉桥、悬索桥的基本周期一般都超过了5s,因此在用反应谱方法分析大跨度桥梁时,必须研究长周期反应谱,正因如此,现在大跨度桥梁的抗震分析一般采用时程分析法。
反应谱法的最大缺点是原则上只适用于线性结构体系,但结构在强烈地震中一般都要进入非线性状态,弹性反应谱法不能直接使用。为解决这个问题,有两种方法:一种是研究弹塑性反应谱,另一种是在《公路工程抗震设计规范》中通过一个综合影响系数考虑非线性因素。另外,地震反应谱失掉相位信息,经叠加得到的结构反应最大值是一个近似值,
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2001年8月
收稿日期:2001-05-12
作者简介:陈星烨,男,长沙交通学院讲师,湖南大学在读硕士.
尽管可能是一个很好的近似值。反应谱的各种叠加方案都有一定的局限性,不是任何情况下都能给出满意结果。因此,我国桥梁抗震设计规范只适用于跨径150m以下的梁桥和拱桥,不适用用于大跨度斜拉桥与悬索桥的抗震设计。
1.3 时程分析法
20世纪60年代后,大跨度桥梁多采用多自由度的结构有限元动力计算图式,把地震强迫振动的激振———地震加速度时程直接输入,对结构进行地震时域分析。时域分析有三种可用的分析方法:①时域内的逐步积分;②时域内的标准振型时程的叠加;③频域反应的计算变换到时域内叠加。因为对于一个特定的地震地面运动,线弹性时程分析得到的设计信息量很少,因此方法②和③在总体形式上因依赖于叠加原理而受到限制。
逐步积分法包括好几种算法,主要有:有限差分法、线性加速度法、Wilson-θ法、Newmark法,前两种方法是条件稳定的,后两种方法是无条件稳定的,根据已有的研究结果条件稳定的算法,当新取的时间步长Δt满足:Δt T n/π时就可以满足数值稳定性。式中T n表示对应于最高的振型周期。当结构的自由度较大时,T n值会很小,为了保证算法的稳定性时间步长就会变得非常小,从而导致计算量大大增加,因而条件稳定的算法只适宜用来求解小规模结构的动力响应。
隐式积分法是一种无条件稳定的积分格式,所以可不必为选取积分步长而烦恼,虽然如此,在选取时间步长时也应考虑到求解的精度问题,时间步长不宜取得太大。
对于非线性时程分析,荷载和反应均可以用一系列的时间间隔Δt来划分,在每一个时段,系统是线性的或按线性来计算。系统的特性采用时段开始时刻的特性,并且需要调整时间步长结束时的系统特性以反映新的应力或应变状态,形成新的切线刚度矩阵用于下一个时间步长。非线性时程分析的准确与否关键在于构件非线性模拟的正确与否,Wil2 son-θ法和Newmark法均可用于结构的非线性时程动力分析,这两种算法也是当今大跨度桥梁结构时程分析的常用算法。
2 关于地震波的输入
目前常用的大跨度结构的地震反应分析方法有多种,有确定性的也有非确定性的,确定性和非确定性的结构地震反应分析又都可以分为时域分析方法和频域分析方法及相应的简化方法,另外还有一些近似分析方法。不同的分析方法其地震波输入也各有差异。
2.1 时域分析中的地震波输入
大跨度桥梁结构地震反应分析时域方法中比较有代表性的是对结构方程直接进行时程反应分析计算的直接积分法,该方法是一种确定性的动力分析方法,应用这一种方法可以比较精确地描述结构在动力荷载作用下的整个响应历程。地震输入可采用一致激励和多点激励模式,适用于各类桥梁线性和非线性的地震反应分析,当大跨度桥梁结构的跨度与地震波的波长处于相同数量级时,应考虑地震输入时间和空间的变异性,为了能够比较合理地预测未来地震作用下桥梁结构的地震反应,在选择输入地震波时,目前常采用以下方法:一种是类比地震波方法,选择与所建桥梁场址具有类似的地质环境,相近震级(一般采用相同地震加速度峰值)条件下的地震记录作为输入地震波。一般需选择若干条这样的地震波,分别作时程分析,根据计算结果,综合评定桥梁结构的抗震性能。另一种更为科学地确定输入地震波的方法是基于场址地震危险性分析的人工地震波方法。对于重大桥梁工程,常常需要同时选择类比地震波和人工地震波,以使对桥梁结构抗震性能的评价建立在更为合理、可靠的基础上。
2.2 频域分析中的地震波输入
频域内的确定性分析方法是建立在Fourier变换计算基础上的,地震动输入方式既可以是一致的震动输入,也可以是多点地震动输入。这一方法的优越性在于可以比较清楚地了解结构自振特性和地震波中频谱分布特性对结构地震反应的影响,但这一方法只能适用于线性问题。此外,在频域分析时应特别注意一个问题,由于地震荷载本身不是一种周期荷载,而且通常假定在t=0时刻地震波作用于体系的支承处,此时体系处于静止状态,为了使地震荷载成为一种广义的周期荷载,也为了满足每个周期开始时刻的初始条件,应在地震波总持时上加一段加速度等于零的激励,即地震波总持时T d=T动+T静,T静的具体取值应通过试算与时程分析的结果对比确定。
若已知地面各点的功率谱和互动率谱时,即可用频域分析方法根据广义力与各输入点的加速度的关系,求得广义力的功率谱及互动率谱,然后求得结构反应,但此法求得的只是结构地震反应的方差,而
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非最大值,因此有时可能同采用动力时程反应分析方法得出的结果有较大的差别。
2.3 工程常用近似分析的地震波输入
采用频域方法或时域方法进行结构地震反应分析时,尽管它们的分析结果通常情况下比较精确,但对各种参数的确定比较复杂,计算工作量比较大,所以在具体的结构抗震设计时,常用一些近似方法进行分析,目前比较常用的是现行结构工程抗震规范所普遍采用的结构地震反应分析的反应谱方法。从地震输入的角度来说,现行结构抗震规范所采用的反应谱方法的地震输入是一致输入,且一般只能进行线性结构分析其最大周期不超过5s,因此基本上只适用于地震输入时空变化比较小的中、小跨度桥梁的地震反应分析,对于大跨度桥梁,由于地震输入有时间和空间的变异和结构反应有比较大的非线性效应,因此,近年来在大跨度桥梁结构比较精确的抗震分析中反应谱方法已很少使用,一般只在结构初步设计中使用。
如何确定指定桥址处的地震波输入?笔者认为地震波的输入应根据桥址处地震安全性评价工作的结果,再采用类比地震波方法,选择与所建桥梁场址具有类似的地质环境,相近震级(一般采用相同地震加速度峰值)条件下的地震记录作为输入地震波。通常需选择若干条这样的地震波,分别作时程分析,根据计算结果,综合评定桥梁结构的抗震性能。
3 软件ANSYS在桥梁抗震中的应用
ANSYS软件是融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元分析软件,可广泛用于结构工程、能源、生物医学、机械制造及科学研究。笔者曾使用ANSYS软件对岳阳洞庭湖大桥、肇庆西江大桥等进行了抗震分析。下面就使用ANSYS对桥梁的抗震分析作一简介。
首先,利用ANSYS的图形界面绘出岳阳洞庭湖大桥的有限元图形,定义单元,输入材料特性,输入截面特性等建立岳阳洞庭湖大桥的有限元模型;此过程称为建模。模型建立的正确与否直接关系到结构的动力特性及动力响应是否正确,所以这一步是关键,其中各项工作必须认真、仔细,对于单元的选择应能反映结构的实际,而且能够体现结构的主要性能。
其次,给结构加上适当约束,利用ANSYS的模态分析模块对所建立的模型进行结构模态分析;通过模态分析模块的计算,可知道所建模型的动力特性,如自振频率、各阶振型等,通过振型的动画播放,可以很清楚地看到结构的各阶振型,这一方面揭示了结构的动力特性,另一方面也可以用来检验所建模型是否正确。
最后,利用ANSYS提供的谱分析模块和瞬态动力学分析模块可分别对中小桥和大跨度桥进行地震响应分析;把地震加速度反应谱及地震加速度时程作为激励输入结构基础,由ANSYS提供的计算模块便可求得。再利用ANSYS的后处理模块便可取出所需的计算结果,计算结果可以表格形式给出,有些还可以曲线图形形式给出。
总之,ANSYS的功能非常强大,结构的各种常规动力分析利用它即可完成。而且,其前后处理功能也非常好。但是,对于一些特殊问题,如大跨度桥梁的行波效应就无法解决。
4 结语
笔者对大跨度桥梁的主要形式斜拉桥与悬索桥的发展进行了探讨,阐述了我国大跨度桥梁的发展情况;简单介绍了桥梁抗震分析的一些主要方法,并就存在的问题作了讨论;同时,就地震波的输入问题提出了根据桥址处地震安全性评价工作的结果,考虑防震水准要求,采用类比地震波方法,选择与所建桥梁场址具有类似的地质环境,相近震级条件下的地震记录作为输入地震波。对软件ANSYS在桥梁抗震分析中的应用作了简介并谈了体会。
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中 外 公 路 21卷
大跨度桥梁的抗震设计
1、概述 大跨度桥梁与中等跨径相比，因结构的空间性与复杂性，地震反应比较复杂，高阶振型的影响比较明显。目前大跨度桥梁的抗震设计还没有一个统一标准，国内规范没有对大跨度桥梁进行详细规定，抗震计算比较复杂。本文主要介绍了京津城际某大跨预应力混凝土连续梁墩身、基础部分的抗震计算。根据W铁路工程抗震设计规范(修订)》，运用midas有限元程序，采用反应谱分析方法计算地震力，以便为抗震设计提供依据。 本桥桥面系为无碴桥面预应力混凝土连续箱梁，其横截面为单箱单室截面，选取桥跨 (40+64+40) m的预应力混凝土连续梁作为计算模型。混凝土采用C50,梁底下缘按二次抛物 线变化；采双线圆端型桥墩，3号墩为制动墩，边墩简支梁固定支座设在4号墩。 图2 (a)边墩墩身尺寸图2 (b)主墩墩身尺寸 2、动态反应分析 (一)有限元模型建立
结构分析的第一步就是建立模型，模型建立的正确与否，简化的模型是否能反映结构真实的受力情况，直接影响计算结果的正确性。本算例运用桥梁有限元计算软件Midas civil建立全桥动力模型，模型中主梁、桥墩、承台均采用空间梁单元进行模拟，梁墩之间采用刚性连接释放约束模拟，承台底采用一般弹性支承模拟，将地基及桩基础对结构的作用简化成纵横向转动弹簧施加在承台底，平动刚度以刚性考虑。 转动弹簧计算参数列表 表1转动弹簧计算参数（讥：二…；.一） 图3计算模型 ㈡抗震验算荷载的选取 连续梁全联质量和桥墩、承台质量通过定义结构自重向X、Y,Z方向转化。边跨简支梁质量，采用施加集中质量单元实现，纵桥向集中施加在4墩墩顶，质量大小为一跨简支梁的质 量和二期恒载质量之和；横桥向施加在两边墩墩顶，质量取一跨简支梁的质量和二期恒载质量之和的一半。全梁二期恒载184KN/m 活载取ZK列车活载进行验算，根据w铁路工程抗震设计规范（修订）》要求，对于I、n级铁路，应分别按有车、无车进行计算，当桥上有车时，顺桥向不计活载引起的地震力，横桥向只计50%舌荷载引起的地震力，作用点在轨顶以上2m处。需要分别对桥梁顺桥向及横桥向进行单独验算。 验算荷载列表 表2验算荷载（KN
中国大跨度桥梁现状
桥梁建设的回顾和展望 改革开放以来，我国社会主义现代化建设和各项事业取得了世人瞩目的成就，公路交通的大发展和西部地区的大开发为公路桥梁建设带来了良好的机遇。十年来，我国大跨径桥梁的建设进入了一个最辉煌的时期，在中华大地上建设了一大批结构新颖、技术复杂、设计和施工难度大、现代化品位和科技含量高的大跨径斜拉桥、悬索桥、拱桥、PC连续刚构桥，积累了丰富的桥梁设计和施工经验，我国公路桥梁建设水平已跻身于国际先进行列。现综述大跨径桥梁建设和发展情况。 斜拉桥 斜拉桥作为一种拉索体系，比梁式桥有更大的跨越能力。由于拉索的自锚特性而不需要悬索桥那样巨大锚碇，加之斜拉桥有良好的力学性能和经济指标，已成为大跨度桥梁最主要桥型，在跨径200~800m的范围内占据着优势，在跨径800~1100m特大跨径桥梁角逐竞争中，斜拉桥将扮演重要角色。 斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索组成，选择不同的结构外形和材料可以组合成多彩多姿、新颖别致的各种形式。索塔型式有A型、倒Y型、H型、独柱，材料有钢、混凝土的。主梁有混凝土梁、钢箱梁、结合梁、混合式梁。斜拉索布置有单索面、平行双索面、斜索面，拉索材料有热挤PE防护平行钢丝索、PE 外套防护钢绞线索。 现代斜拉桥可以追溯到1956年瑞典建成的主跨 182.6米斯特伦松德桥。历经半个世纪，斜拉桥技术得到空前发展，世界已建成主跨200米以上的斜拉桥有200余座，其中跨径大于400m有40余座。尤其20世纪90年代以后在世界上建成的著名的斜拉桥有法国诺曼底斜拉桥（主跨856米），南京长江二桥钢箱梁斜拉桥（主跨628米）、福建青州闽江结合梁斜拉桥（主跨605米）、挪威斯卡恩圣特混凝土梁斜拉桥（主跨530米），1999年日本建成的世界最大跨度多多罗大桥（主跨890米），是斜拉桥跨径的一个重大突破，是世界斜拉桥建设史上的一个里程碑。（表一） 表一：
桥梁抗震构造措施
桥梁抗震构造措施 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
桥梁抗震的构造要求有哪些 1．对简支梁，连续梁等梁式体系，必须设置阻止梁墩横桥向相对位移的构造，阻止梁的横向位移。 ??? 2．对悬臂梁和T型刚构除采取上述措施外，还应采取阻止上部结构与上部结构之间出现横向相对位移的构造措施。 ??? 3．对活动支座，均应采取限制其位移、防止其歪斜的措施。 ??? 4．对简支梁应采取措施防止地震中落梁，如采用螺栓连接，钢夹板连接，以及将基础置于可液化层一定深度等措施。 ??? 5．对于桩式墩和柱式墩，桩(柱)与盖梁，承台联接处的配筋不应少于桩或柱身的最大配筋。 ??? 6．对于砖石混凝土墩台，应考虑提高墩台帽与墩台本身以及基础连接处，截面突变处的抗剪强度。 ??? 7．桥台胸墙应予加强。在胸墙与梁端部之间，宜填充缓冲材料，如沥青、油毛毡等。 ??? 8．砖石、混凝土墩台和拱圈的最低砂浆强度等级应按现行《公路桥涵设计规范》的要求提高一级使用。 ??? 9．不论为梁式桥、拱桥尽量避免在不稳定的河岸修建，并应合理布置桥孔，避免将墩台布设于在地震时可能滑动的岸坡上的突变处。 ??? 10．大跨径拱桥的主拱圈，宜采用抗扭刚度较大整体性较好的断面型式，如箱形拱，板拱等。当主拱圈采用组合断面时，应加强组合截面的连接 强度，对双曲拱桥应加强肋波间的连接。 ??? 11．大跨径拱桥不宜采用二铰和三铰拱。当小跨径拱桥采用二铰板拱时，应采取防止落拱构造措施。 ??? 12．砖石、混凝土腹拱的拱上建筑，除靠近墩台的腹拱采用三铰或二铰外，其余铰拱宜采用连续结构。 ??? 13．拱桥宜尽量减轻拱上建筑的重量。 ??? 14．刚性地基烈度为9度时，或非刚性地基烈度为7度时的单孔及连拱桥与端腹孔，均应采取防止落拱构造，包括加长拱座斜面，设置防落牛腿以 及将主拱钢筋伸入墩台帽内。 桥梁结构抗震措施 【提要：措施,抗震,结构,桥梁,】 桥梁结构抗震措施 为防止或减轻震害，提高结构抗震能力，对结构构造所作的改善和加强处理，通常称为抗震措施。各国的工程结构抗震规范对此都有明确的规定。对于桥梁结构,这些措施可归纳为:①对结构抗震的薄弱环节在构造上予以加强;②对结构各部加强整体联结;③对梁式桥，要在墩台上设置防止落梁的纵、横向挡块，以及上部结构之间的连接件;④加强桥梁支座的锚固;⑤加强墩台及基础结构的整体性，增强配筋,提高结构的延性;⑥对桥位处的不良土质应采取必要的
大跨度桥梁的发展趋势
大跨度桥梁的发展趋势 随着人类交往的日益增加，人类文明成果更快更广泛的传播，加快了桥梁技术的进步，19世纪钢筋混领土的发明应用，使桥梁技术产生的革命性的飞跃，综观大跨径桥梁的发展趋势，可以看到世界桥梁建设必将迎来更大规模的建设高潮。 在中国国道主干线同江至三亚就有5个跨海工程、杭州湾跨海工程、珠江口伶仃洋跨海工程，以及琼州海峡工程。其中难度最大的有渤海湾跨海工程，海峡宽57公里，建成后将成为世界上最长的桥梁；琼州海峡跨海工程，海峡宽20公里，水深40米，海床以下130米深未见基岩，常年受到台风、海浪频繁袭击。 大跨度桥梁向更长、更大、更柔的方向发展 1、研究大跨度桥梁在气动、地震和行车动力作用下其结构的安 全和稳定性，拟将截面做成适应气动要求的各种流线型加劲梁，以增大特大跨度桥梁的刚度。 2、采用以斜缆为主的空间网状承重体系；采用悬索加斜拉的混合体系。 3、采用轻型而刚度大的复合材料做加劲梁，采用自重轻、强度高的碳纤维材料做主缆。 新材料的开发和应用 新材料应具有高强、高弹模、轻质的特点，研究超高强硅粉和聚合物混凝土、高强双相钢丝纤维增强混凝土、纤维塑料等一系列材
料取代目前桥梁用的钢和混凝土。 在设计阶段采用高度发展的计算机 计算机作为辅助手段，进行有效的快速优化和仿真分析，运用智能化制造系统在工厂生产部件，利用GPS和遥控技术控制桥梁施工。桥梁建成交付费用 使用后将通过自动监测和管理系统保证桥梁的安全和正常运行，一旦发生故障或损伤，将自动报告损伤部位和养护对策。 大型深水基础工程 目前世界桥梁基础尚未超过100米深海基础工程，下一步须进行100—300米深海基础的实践。 重视桥梁美学及环境保护 桥梁是人类最杰出的建筑之一，闻名遐尔的美国旧金山金门大桥、澳大利亚悉尼港桥、英国伦敦桥、日本明石海峡大桥、中国上海杨浦大桥、南京长江二桥、香港青马大桥等这些著名大桥都是一件件宝贵的空间艺术品，成为陆地、江河、海洋和天空的景观，成为城市标志性建筑。宏伟壮观的澳大利亚悉尼港桥与现代化别具一格的悉尼歌剧院融为一体，成为今日悉尼的象征。因此，21世纪的桥梁结构必将更加重视建筑艺术造型，重视桥梁美学和景观设计，重视环境保护，达到人文景观同环境景观的完美结合。
大跨度桥梁抗震设计要点探讨 吕诗良
大跨度桥梁抗震设计要点探讨吕诗良 发表时间：2018-03-06T13:53:16.243Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第29期作者：吕诗良[导读] 大跨度桥梁工程已成为一种发展趋势，与普通桥梁相比，大跨度桥梁的抗震设计要求更高，因此必须高度重视这项工作。天津市市政工程设计研究院海南海口 570203 摘要：我国属于地震多发的国家之一，地震构造基本是断裂剧烈的活动构造，具有频度大、震源浅以及强度大的特点。为了保障人民生命与财产的安全及公路桥梁设施的完好，更好地发挥公路运输在抗震中的作用，对大跨度桥梁抗震设计提出了更高的要求，在桥梁设计上必须要对抗震设计部分加以重视，严格按照工程抗震规范，强调延性抗震和隔振设计。提高我国大跨度桥梁的抗震设计水平，推动大跨 度桥梁的建设，不断提高人民的生活质量。关键词：大跨度桥梁；抗震设计；实用方法；思考 1 引言 近几年，我国地震灾害的发生越发频繁，地震灾害对整个社会经济的发展以及人民的生命财产安全都造成了严重危害，为了满足当今时代社会的发展对交通运输的需求，大跨度桥梁工程已成为一种发展趋势，与普通桥梁相比，大跨度桥梁的抗震设计要求更高，因此必须高度重视这项工作。 2 地震对大跨度桥梁带来的影响及原因分析若想有效提高大跨度桥梁的抗震性能，首先需要做的就是充分掌握和了解地震时桥梁易产生破坏的位置及损害原因，并提前制定针对性的解决策略将其处理，只有这样才能综合提高大跨度桥梁的抗震水平。根据以往地震的相关调查数据来看，大跨度桥梁地震还是存在着一定规律，具体包括以下几点：①大跨度桥梁上部分结构的损害。一般来说，大跨度桥梁上部分结构遭到损害的情况是非常常见的，主要分为以下三种类型：即为移位损害、自身损害及碰撞损害等；②桥梁支座损害。由于在以往传统的桥梁设计中，对桥梁支座并没有加入抗震元素，再加上地震发生时存在一些材料和结构上的问题，都会致使桥梁支座发生变形或是其他影响，从而对桥梁自身结构也会产生一定不利影响；③地基损害。地基往往作为大跨度桥梁的基础支撑性环节，其一旦遭到地震液化，就会逐渐失去其支撑作用，极有可能导致落梁情况出现。如果地基较为软弱，也会受到液化影响逐渐失去其应有效果，致使地基上方物体发生下沉或是倾斜情况，这对桥梁的整个结构非常不利；④大跨度桥梁下部分结构的损害。根据实际情况来看，大多数大跨度桥梁的下部分结构都较为软弱，一旦地震级别过大，下部分结构根本无法抵抗，在其发生损害的基础上影响到整个桥梁结构；⑤桥梁自身结构存在一定不合理性，导致桥梁连接处的接缝存在空隙，这样一来地震发生时空隙就会成为地震的重要突破，从而对整个桥梁结构带来危害。 3 大跨度桥梁抗震设计原则分析3.1 桥梁结构选择原则通常在桥梁进行结构选择时，需要充分考虑到各方面可能带来的因素，如地势地形、建设规模、抗震经验及技术水平等，进而选择合理化的桥梁墩台实现抗震设计。同时相关工作人员还应尽可能选择有利形势的抗震结构，以最大限度降低上部实际结构。除此之外，大跨度桥梁应尽可能做到简单便捷、刚度分配均匀，且有效采用各种经济合理、技术水平先进的结构体系。 3.2 规则性和整体性原则具有较强整体性原则不但能为桥梁设计建设提供广阔的发展空间，还能有效防止地震灾害对结构构件造成损害。同时在桥梁结构体系中存在的刚度分布不均匀现象又被称为不规则情况，这对桥梁整体结构的抗震性能提高非常不利，因而在进行抗震设计时一定要遵循规则性原则。 4 抗震设计 4.1 隔震支座法根据相关调查数据显示可知，隔震支座法可以说是防震应用中最为广泛的方法之一，其主要是指通过桥梁结构柔性程度的增加而有效降低地震所带来的反应，具体落实步骤就是将隔、减震支座安装在桥梁桥体和墩台的连接位置，合理利用各种新材料来实现桥梁柔性增加的最终目的。该种抗震方法的应用存在较多理论实践支持，并且根据大多数的研究分析结论可知，地震所带来的真实反映与大跨度桥梁连接结构是存在紧密联系的，不但能最大限度减少墩台所受到的地震影响力，还能有效增强大跨度桥梁的抗震性能，从而为人们的生命财产安全提供保障。 4.2 有效发挥桥墩延性优势若想有效增强大跨度桥梁的抗震水平，桥梁桥墩自身存在的延性可以说是一重大突破点，如在地震发生时，桥梁自身各结构存在的稳定延性会产生弹塑性变形，长时间影响下桥梁结构周期就会延长并有效分散地震力量。由此可知，通过大跨度桥梁其自身的延性特征，将地震所带来的巨大力量在塑性变形的影响下渐渐分散，这是桥梁抗震设计中最有效的实用方法之一。除此之外，桥梁延性的抗震设计还可以根据弹性反应来对塑性变形程度展开准确计算，按照地震等级进行合理修正，尽量增强桥梁的抗震能力。尤其需要注意的是在进行桥梁抗震规范设计时，综合系数就是对塑性变形程度的一个准确反映，因而我们可以根据综合系数来判断桥梁的抗震水平。 4.3 积极引进先进化的抗震设计方法根据相关调查情况来看，在以往传统的大跨度桥梁抗震设计中，具体采用方法就是使用“蛮力”。换句话说，就是以增强桥梁实际强度和延性方式来提高其抗震性能，需要自身力量远远超过地震力量，但往往这种方法在实际应用中的抗震效果和地震影响是无法预知的，如果存在两个未知因素，非常有可能出现与人们期望相反的结果，致使桥梁遭到巨大损害，这是非常普遍的现象。同时目前越来越多的新型化桥梁设计开始纷纷采用钢筋混凝土结构，这与传统混凝土结构存在的最大不同之处就是具有良好的先进优势，不但承载力远远超过钢筋混凝土，是其一倍以上，而且具有较强的延性、抗剪性能，进而对抗震水平的提高非常有利。除此之外，新型钢筋混凝土结构还能有效吸收来自地震的能量，将地震危害降到最低，这样不但能全面增强桥梁结构的安全可靠性能，还能实现节省材料、成本的最终目的，这可以说是最佳的抗震实用方法之一。 4.4 抗震结构设计
大跨度【桥梁】地震反应分析时阻尼的取值模板
大跨度桥梁地震反应分析时阻尼的取值 Damping Value for Seismic Response Analysis of Long-span Bridges 贺佰冻 HE Baidong （中铁十二局三公司，山西 太原 841200） 摘 要：简单介绍了目前桥梁抗震中存在的关于阻尼的一些问题以及瑞利阻尼理论。在利用有限元软件ANSYS 对大跨度桥梁进行地震反应分析时，结构阻尼在其中的实现。文章以龙潭河大桥为例，建立了有限元模型，计算分析其动力特性获得桥梁结构的振型和频率，在此基础上求解出了Aplha 和Beta 。 关键词：大跨桥梁；地震反应分析；阻尼；瑞利阻尼 0 前言 桥梁结构的地震反应分析是一个抗震动力学问题。阻尼是结构的一个重要动力特性，也是结构地震反应中最为重要的参数之一。阻尼消耗能量，使振动衰减，对桥梁的安全是有利的。阻尼的大小直接关系到桥梁在动荷载作用下振动的强弱，因此研究桥梁的阻尼规律是提高桥梁动力计算精确度的关键之一。 我国现行的《公路工程抗震设计规范》（JTJ004-89）[1] 中关于桥梁的一章适用于跨径不超过150m 的钢筋混凝土和预应力混凝土梁桥、圬工或钢筋混凝土拱桥的抗震设计，结构的阻尼比取5%。根据美国、俄罗斯及我国的一些地震记录的统计结果，反应谱值大致与阻尼比的平方根成反比，公路钢桥的阻尼比小于5%，斜拉桥、悬索桥结构更为复杂，而且是非均值结构，各部分的能量耗散机理不同，阻尼比的确定更加困难，各国规范也没有给出参考值[2] 。因此，对桥梁进行地震反应分析时，如何更精确地计入阻尼的影响是值得深入探讨研究的课题。本文将以龙潭河大桥为工程背景具体研究地震反应分析中阻尼的取值。 1 瑞利阻尼理论 近百余年来，人们提出了多种阻尼理论来解释结构的阻尼现象，目前被广泛接受的是两种线性阻尼理论，复阻尼理论和粘滞阻尼理论。在桥梁抗震分析中，一般都采用粘滞阻尼理论。在一般桥梁结构的地震反应分析中，可以假定阻尼矩阵具有正交性，阻尼可用阻尼比的形式计入；对于明显非均质结构，阻尼矩阵的正交性假定不再适用，需要建立非比例阻尼矩阵。 采用粘滞阻尼理论，为使阻尼矩阵C 满足正交性，假设： C M α= 或 C K β= （1） 式中，α、β为比例常数。 则有： 2n n α ξω= 或 2 n n βωξ= （2） 瑞利阻尼矩阵假定阻尼矩阵为刚度矩阵和质量矩阵的线性组合。为了考虑由结构非均质性和各部分耗能机理不同而引起的阻尼非均质性，Clough 提出了非比例阻尼理论，该理论认为总阻尼矩阵可由分块的瑞利阻尼矩阵叠加而成。 采用瑞利阻尼假设： C M K αβ=+ （3）
桥梁抗震设计及加固技术
桥梁抗震设计及加固技术浅析 杨立国 (山东科技大学，山东青岛266590) 摘要：地震是我国多发的地质灾害现象，我国地震灾害分布的范围比较大，地震具有强度大、频率高的特点，公路桥梁往往在地震中出现损坏，给救灾工作带来了困难。针对我国汶川地震等近年来地震的情况，我国公路桥梁的抗震加固工作需要进一步加强，文章对我国公路桥梁抗震加固工作的现状进行了分析，探讨了抗震加固技术的应用，为我国公路桥梁提高到足够的抗震强度提供一些思路。 关键词：地震灾害抗震设计；加固技术 引言：随着我国城市化进程加快，作为城市基础设施之一的公路交通其重要性越来越突出。同时，我国处于地震多发地带，尤其是近几年不断发生各种等级的地震。在地震发生时，不仅会有大量的地面建筑物及各种设施遭到破坏或倒塌，大量人员伤亡，而且还会严重造成交通中断。若作为抗震救灾生命线工程之一的公路交通（尤其是铁路桥梁、城市高架、公路桥梁等公路工程的咽喉要道）受到较大损坏，将会给后续救助工作造成极大的困难。此外，目前我国公路行业现采用的抗震设防标准是《公路桥梁抗震设计细则》(JTJ/TB02-01-2008)，公路桥梁抗震设计细则》(JTJ/TB02-01-2008)较《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89)在设计思想、安全设防标准、设计方法、设计程序和构造细节等诸多方面均有很大的变化和深入。 1 桥梁与抗震 我国处于世界两大地震带——环太平洋地震带和亚欧地震带之间,是一个强震多发国家,汶川、玉树地震表明强烈地震将引发长期的社会政治、经济问题，并带来难以慰籍的感情创伤。在抗震救灾中，公路交通运输网更是抢救人民生命财产和尽快恢复生产、重建家园、减轻次生灾害的重要环节，所以公路桥梁是生命系统工程中的重要组成部分，公路桥梁抵抗震害的能力是桥梁设计中重点关注的问题之一。桥梁震害中获得的经验和知识是推动桥梁抗震设计的原动力，1971年美国san fernand地震(6.6级)、1989年美国北加州的lonm pfieta地震(7.1级)、1995年日本阪神大地震(7.2级)、2008年汶川大地震(8.0级)等影响巨大的地震引起了工程界的重视和广泛探讨。随着建筑物与地震反应关系的研究深入，桥梁抗震设计理论得到了提高与拓展，2008年我国公路桥梁设计规范由《公路桥梁抗震设计细则》(JTJ/TB02-01-2008)替代原来的《公路工程抗震设计规范)(JTJ004-89)，是我国桥梁设计的一大进步，根据历次大地震的调查研究，公路桥梁的地震破坏主要形式总结归纳如下：(1)桥梁上部结构受水平力作用滑落(汶川百花大桥落梁)；(2)桥墩塑性铰的抗弯、抗剪强度不足，导致桥墩破坏(日本阪神大量墩柱破坏)；(3)桥墩、桩基础钢筋的连接及锚固性能不足，导致桥墩破坏(最为常见)； (4)桥梁支座等连接部位破坏(最为常见)。常规桥梁抗震设计首先应是抗震构造措施，根据汶川地震相关调查表明干线公路桥梁由于采用了合理的抗震构造措施，结构安全富裕较多，震后其破坏远小于地方道路桥梁。抗震构造措施是总结桥梁震害经验的基础上提出的设计原则，事实表明抗震构造措施可以起到有效减轻震害作用，而所耗费的工程代价往往较低。 2 桥梁设计与抗震措施 2.1 防止落梁的措施 《公路桥梁抗震设计细则》指出上部结构主梁的支承长度a≥70+0.5L(L为梁的计算跨径，L 单位为m，a单位为cm)，该取值沿用自日本抗震设计规范，多数设计者认为规范取值较为保守，比上一代规范《公路工程抗震设计规范(JTJ004-89))有较大提高(a≥50+l)。这里需指出该种认识属于误区，当“长桥高墩”时应在规范基础上给予更多的安全富余。例如：都汶高速公路庙子坪岷江大桥第10跨(跨径50m、墩高70m)。虽然盖梁宽度高达3.0m(根据《桥梁
大跨度桥梁考核作业详解
2016级大跨度桥梁考查题（每题10分，共100分） 一、简述悬索桥中主缆无应力索长的计算思路和方法？ 答：悬索桥中、边跨中，各索股由索夹紧箍成一条主缆， 因而，通过求解主缆中线再 求索股的无应力长度。但是，悬索桥不同于其他的桥型，其主缆线形并不能由设计者人为确定，而需根据成桥状 态的受力而定。所以，先确定成桥状态主缆各控制点(IP 点和锚点)的位置、矢跨比和主缆的截面几何形状参数、材料参数等，再采取解析迭代法，确定主缆的线形，并求解主缆的缆力和主缆中线的有、无应力长度，然后进一步求解包括锚跨在内的索股长度。 主缆自由悬挂状态下，索型为悬链线。取中跨曲线最低点 为坐标原点，则对称悬链线方程为： 式中：c=H/q ；H 为索力水平投影；q 为主缆每延米重。 主缆自重引起的弹性伸长量为： 主缆无应力长度为： 210S S S S ?-?-= 根据成桥状态主缆的几何线型、桥面线型，求得各吊索的
有应力长度，扣除弹性伸长量，即得吊索无应力长度。 二、简述悬索桥中主索鞍为何要设置边跨方向的预偏？ 答：在空缆状态,由于桥塔相邻跨主缆的无应力长度不同,导致相邻跨主缆水平分力不等。此时,若索鞍仍保持在成桥位置,会使主塔承受较大的不平衡力,需要通过桥塔自身变形来平衡。然而在实际情况中,靠主塔变形改变跨度,减小不平衡力是不现实的,需要通过索鞍的偏移或偏转来调整各跨主缆的张力,使相邻跨主缆在索鞍处保持平衡状态,此时的偏移量或偏转量就是索鞍的预偏量。 悬索桥桥塔设计的合理成桥状态是塔顶没有偏位，塔底没有弯矩，此时塔顶相邻跨主缆水平分力相等。在空缆状态，由于桥塔相邻跨主缆的无应力长度不同，导致相邻跨主缆水平分力不等。此时，若索鞍仍保持在成桥位置，会使主塔承受较大的不平衡力，需要通过桥塔自身变形来平衡。然而在实际情况中，靠主塔变形改变跨度，减小不平衡力是不现实的，需要通过索鞍的偏移或偏转来调整各跨主缆的张力，使相邻跨主缆在索鞍处保持平衡状态。 三、简述主缆和吊索的安全系数一般如何设计取值？
大跨度桥梁的抗震分析与地震动输入
文章编号:1671-2579(2001)04-0032-03 大跨度桥梁的抗震分析与地震动输入 陈星烨1,余钱华2 (1.湖南大学,湖南长沙 410082;2.长沙交通学院) 摘 要:文中讨论了大跨度桥梁地震反应的发展与现状;对抗震分析的主要方法进行了 简介,并就存在的问题作了探讨;同时,简述了地震波的输入问题,并提出了笔者的观点;最 后,笔者就使用软件ANSYS应用于桥梁抗震分析谈了体会。 关键词:大跨度桥梁;地震反应;抗震分析;地震波;软件ANSYS Ξ 1 大跨度桥梁地震反应研究的发展与现状 桥梁地震反应研究的目的是为桥梁抗震设计提供科学依据和有效手段。早期主要采用简化静力法,50年代后发展了动力法的反应谱理论,近20年来对大跨度桥梁主要采用时程分析法。 1.1 静力法 早在1899年,日本大房森吉提出静力法的概念。它假设结构物各个部分与地面同步运动。因而可把惯性力视作静力进行抗震计算。 1951年,日本佐野倡导震度法,即根据静力法概念提出以结构的10%的重量作为水平地震荷载。 静力法把地震加速度看作是结构地震破坏的单一因素有极大的局限性,由于静力法抹掉了结构的动力特性,同时也就无法反映地震波的频谱特性对结构动力反应的影响。只有当结构物的基本周期比地面运动卓越周期小很多,从而结构物在振动时变形很小并可被当作刚体时,静力法才能成立。若超出这个范围就不能适用。因此它符合传统的力学模式,但对大跨度桥梁的抗震分析而言,静力法完全不适用。 1.2 反应谱方法 反应谱方法是动力分析的方法之一。目前在中小跨度的桥梁抗震设计中,广泛使用。它用于抗震设计主要包括两个基本的步骤:首先根据强震记录统计用于设计的地震反应谱;其次将结构振动方程进行振型分解,将物理位移用振型广义坐标表示,而广义坐标的最大值由前一步中的设计反应谱求得。最后,反应量的最大值可通过适当的方法将各振型反应最大值组合起来得到。 该方法的优点是一旦设计反应谱确定后,反应谱法的计算工作量主要就集中在振型分解及其反应的组合工作上。用该法做地震响应分析时,须充分重视振型数量的取值。由于大跨度桥梁的自振频率在一个相当宽的频带内密布,而地震波一般都是宽带激励,因此在用反应谱方法做大跨度桥梁的分析时,所取的振型数必须足够,否则极有可能漏掉对局部反应有重大贡献的振型。例如,在安庆斜拉桥的抗震分析时,所取的振型数应为前300阶,一般的作法是先取一定数量的振型试算,然后再增加振型数,进行结果比较,直到前后两次的结果比较接近为止。此外,由于规范给出的反应谱适用于周期小于或等于5s的结构,但大跨度桥梁尤其是大跨度斜拉桥、悬索桥的基本周期一般都超过了5s,因此在用反应谱方法分析大跨度桥梁时,必须研究长周期反应谱,正因如此,现在大跨度桥梁的抗震分析一般采用时程分析法。 反应谱法的最大缺点是原则上只适用于线性结构体系,但结构在强烈地震中一般都要进入非线性状态,弹性反应谱法不能直接使用。为解决这个问题,有两种方法:一种是研究弹塑性反应谱,另一种是在《公路工程抗震设计规范》中通过一个综合影响系数考虑非线性因素。另外,地震反应谱失掉相位信息,经叠加得到的结构反应最大值是一个近似值, 32 中 外 公 路 第21卷 第4期 2001年8月 收稿日期:2001-05-12 作者简介:陈星烨,男,长沙交通学院讲师,湖南大学在读硕士.
桥梁抗震构造措施
桥梁抗震的构造要求有哪些? 1．对简支梁，连续梁等梁式体系，必须设置阻止梁墩横桥向相对位移的构造，阻止梁的横向位移。 2．对悬臂梁和T型刚构除采取上述措施外，还应采取阻止上部结构与上部结构之间出现横向相对位移的构造措施。 3．对活动支座，均应采取限制其位移、防止其歪斜的措施。 4．对简支梁应采取措施防止地震中落梁，如采用螺栓连接，钢夹板连接，以及将基础置于可液化层一定深度等措施。 5．对于桩式墩和柱式墩，桩(柱)与盖梁，承台联接处的配筋不应少于桩或柱身的最大配筋。 6．对于砖石混凝土墩台，应考虑提高墩台帽与墩台本身以及基础连接处，截面突变处的抗剪强度。 7．桥台胸墙应予加强。在胸墙与梁端部之间，宜填充缓冲材料，如沥青、油毛毡等。 8．砖石、混凝土墩台和拱圈的最低砂浆强度等级应按现行《公路桥涵设计规范》的要求提高一级使用。 9．不论为梁式桥、拱桥尽量避免在不稳定的河岸修建，并应合理布置桥孔，避免将墩台布设于在地震时可能滑动的岸坡上的突变处。 10．大跨径拱桥的主拱圈，宜采用抗扭刚度较大整体性较好的断面型式，如箱形拱，板拱等。当主拱圈采用组合断面时，应加强组合截面的连接强度，对双曲拱桥应加强肋波间的连接。 11．大跨径拱桥不宜采用二铰和三铰拱。当小跨径拱桥采用二铰板拱时，应采取防止落拱构造措施。 12．砖石、混凝土腹拱的拱上建筑，除靠近墩台的腹拱采用三铰或二铰外，其余铰拱宜采用连续结构。 13．拱桥宜尽量减轻拱上建筑的重量。 14．刚性地基烈度为9度时，或非刚性地基烈度为7度时的单孔及连拱桥与端腹孔，均应采取防止落拱构造，包括加长拱座斜面，设置防落牛腿以及将主拱钢筋伸入墩台帽内。 桥梁结构抗震措施 【提要：措施,抗震,结构,桥梁,】 桥梁结构抗震措施 为防止或减轻震害，提高结构抗震能力，对结构构造所作的改善和加强处理，通常称为抗震措施。各国的工程结构抗震规范对此都有明确的规定。对于桥梁结构,这些措施可归纳为:①对结构抗震的薄弱环节在构造上予以加强;②对结构各部加强整体联结;③对梁式桥，要在墩台上设置防止落梁的纵、横向挡块，以及上部结构之间的连接件;④加强桥梁支座的锚固;⑤加强墩台及基础结构的整体性，增强配筋,提高结构的延性;⑥对桥位处的不良土质应采取必要的土层加固措施;⑦须特别重视施工质量，如施工接缝处的强度保证等;⑧在重要的大桥上，必要时需采用减震消能装置，如橡胶垫块，特制的消能支座等。
大跨度桥梁抗震设计方法
大跨度桥梁抗震设计方法 发表时间：2018-05-22T10:44:07.397Z 来源：《基层建设》2018年第6期作者：赵明剑王斌 [导读] 摘要：地震灾害的发生往往造成房屋倒塌、道路中断、桥梁破坏、人员伤亡等严重破坏，产生的次生破坏造成的经济损失更是巨大。 潍坊市市政工程设计研究院有限公司山东省潍坊市 261061 摘要：地震灾害的发生往往造成房屋倒塌、道路中断、桥梁破坏、人员伤亡等严重破坏，产生的次生破坏造成的经济损失更是巨大。以目前科技水平而言，地震尚无准确预测和控制手段；而地震的发生又是不可避免的，而我国又处于世界上两个最活跃的地震带上，因此在大垮度桥梁结构设计中研究抗震分析对地震灾害的预防是有十分重要的意义。本文主要对大跨度桥梁抗震设计方法进行了总结，着重于工程的实际可操作性和细节的处理。 关键词：大跨度；桥梁抗震；设计方法 抗震设计在大跨度桥梁建设过程中是非常重要的一个环节，抗震设计的合理与否对桥梁的整体抗震性能有着决定的作用。所以，在抗震设计过程中，要善于总结相关经验，分析各种震害特点，不断加深对地震机理的认识和研究，结合建设桥梁的实际功能特点，努力探究大跨度桥梁的抗震设计方法，并应用桥梁抗震加固技术，进一步提高桥梁的抗震性能，以减轻或避免震害。 1大跨度桥梁抗震设计状况 与中等跨度桥梁相比，大跨度桥梁的地震反应相对比较复杂，所以其抗震设计的难度也不断增大。例如高阶振型的影响较大，同时还要对多点激振、行波效应等进行充分的考虑。对于大跨度桥梁的抗震设计，具有一定的复杂性、系统性和综合性。大跨度桥梁的反应存在多变性，因此，导致抗震设计也是多样性。在当前的桥梁设计规范和规定中，很多内容是针对中等桥梁制定的，而对于大跨度桥梁的抗震方面，尚属于发展的前期阶段，很多问题需要得到全面、积极的解决。JTJ004-89《公路工程抗震设计规范》规定地震烈度7度以上地区的新建桥梁都必须设计抗震设防，在桥梁抗震设计中普遍采用“小震不坏、中震可修、大震不倒”的分类设防原则。 2在地震中桥梁较易产生破坏的位置及其原因 2.1上部结构的震害 桥梁的上部结构在地震中出现损坏是比较常见的损坏主要有三种类型：分别是碰撞损坏、移位损坏和自身损坏。由于上部结构承受自身重力荷载和使用荷载，设计时按照弹性设计，在抗震设计中通常也设计为较强的环节。因此地震中上部结构基本上可以保持弹性。上部结构由于自身强度不足引起的破坏仅仅是局部的。就一般而言，上部结构的损伤引起桥梁倒塌的可能性不大。与主梁破坏相比之下，上部结构中支座破坏却是较为常见。上部结构的地震惯性力主要是通过支座传递到下部结构上，当支座传递的荷载超过支座的设计强度时就有可能产生支座破坏，即地震过程中，桥梁支座将承受很大的剪力和变形，当剪力超锚栓的强度后，描栓破坏，或者支座变位超过活动支座的允许值，使得桥梁倾斜或者支座错位。支座一旦发生破坏，梁体无约束活动节点处的位移极有可能超出支座长度范围，发生落梁破坏或者由于支座失效后，主梁横向震动时，抗震挡块设置不甚合理没能够有效的防止落梁发生。 2.2地基 地基土（如饱和粉细纱和饱和粘沙土）的地震液化影响，同样加大了地震位移的影响，进而放大了结构的振动反应，使落梁的可能性增大。当采用排架桩基础时，则使桩基的承载力降低，从而造成与地震反应无关的过大的竖向和横向位移，而简支梁桥对此尤为明显。另外，由于地基软弱，地震时当部分地基液化失效后引起了结构物的整体倾斜，下沉等严重变形，进而导致结构物的破坏，震害较重。 2.3墩柱破坏 墩柱是桥梁抗侧向力的主要构件，因此墩柱的破坏是最普遍的。墩柱破坏的主要表现形式有：弯曲强度不足、弯曲延性不足、纵筋搭接区的抗弯能力以及剪切强度不足等。墩柱的破坏往往引起一系列的连锁反应，如落梁、整个结构的倒塌等。而落梁对墩台侧壁的撞击又对下部结构造成新的破坏。 3大跨度桥梁的抗震设计方法 大跨度桥梁的抗震设计，具有实践性的要求，严格按照桥梁周围的环境及自身需求，规划抗震的方案。分析大跨度桥梁的抗震设计，如下： 3.1概念设计 大跨度桥梁工程中，涉及到锚固、索结构等多项技术，先要规划出大跨度桥梁的抗震设计，再安排抗震加固措施。概念设计在大跨度抗震中，有利于提高结构抗震的水平，决定了桥梁抗震的水平。概念设计与抗震计算，同属于大跨度桥梁抗震设计中的措施，而概念设计，起到关键性的作用，其可根据大跨度桥梁各部分的关系，设计出抗震的措施，促使桥梁抗震具有可实施的特性，而且概念设计还能评估大跨度桥梁对地震的评估能力，致力于设计出优质的抗震结构，设计人员可以根据概念设计，灵活的更改抗震设计的方式，促使抗震设计更加符合大跨度桥梁的实际情况。 3.2延性抗震设计 首先，结构延性定义：表示结构从屈服到破坏的后期变形能力，是结构能量耗散能力的主要度量。 其次，延性抗震设计的分类：a）上部、基础弹性，墩柱延性设计；b）墩柱、基础弹性，上部结构延性（钢桥）；c）墩柱、基础、上部结构弹性，支座弹缩性――减隔震设计（在后节中介绍） 最后，墩柱结构构造措施：墩柱潜在塑性铰区域内加密箍筋的配置：a）加密区的长度：弯曲方向截面宽度的1.0倍，超过最大弯矩80%的范围；b）加密箍筋的最大间距：10cm或6ds或b/4；c）箍筋的直径不应小于：10mm；d）螺旋式箍筋的接头必须采用对接，矩形箍筋应有135度的弯钩，并深入核心混凝土之内6cm以上；e）加密区箍筋肢距：25cm；f）墩柱的纵筋应尽可能延伸至盖梁或承台的另一侧面，塑性铰加密区域的箍筋应该延续到盖梁和承台内，延伸到盖梁和承台的距离不应小于墩柱长边尺寸的1/2，并不小于50cm。 3.3桥梁减、隔震设计 减、隔震技术是简便、经济、先进的工程抗震手段。减、隔震装置是通过增大结构主要振型的周期使其落在地震能量较少的范围内或增大结构的能量耗散能力来达到减小结构地震反应的目的。在进行抗震设计时，要根据结构特点和场地地震波的频率特性，通过选用合适的减隔震装置、相应参数以及设置方案，合理分配结构的受力和变形。一方面，应将重点放在提高吸收能量能力从而增大阻尼和分散地震
桥梁抗震计算书
工程编号：SZ2012-38 海口市海口湾灯塔酒店景观桥工程 桥梁抗震计算书 设计人： 校核人： 审核人： 海口市市政工程设计研究院 HAIKOU MUNICIPAL ENGINEERING DESIGN & RESEARCH INSTITUTE 2012年09月
目录 1工程概况 ........................................................................................................... - 1 -2地质状况 ........................................................................................................... - 1 -3技术标准 ........................................................................................................... - 2 -4计算资料 ........................................................................................................... - 2 -5作用效应组合 ................................................................................................... - 3 -6设防水准及性能目标 ....................................................................................... - 3 -7地震输入 ........................................................................................................... - 4 -8动力特性分析 ................................................................................................... - 5 - 8.1 动力分析模型 (5) 8.2 动力特性 (6) 9地震反应分析及结果 ....................................................................................... - 6 - 9.1 反应谱分析 (6) 9.1.1E1水准结构地震反应 ........................................................................................ - 6 - 9.1.2E2水准结构地震反应 ........................................................................................ - 7 -10地震响应验算................................................................................................ - 8 - 10.1 墩身延性验算 (10) 10.2 桩基延性验算 (10) 10.3 支座位移验算 (11) 11结论.............................................................................................................. - 11 - 12抗震构造措施.............................................................................................. - 11 - 12.1 墩柱构造措施 (12) 12.2 结点构造措施 (12)
公路桥梁抗震设计
公路桥梁抗震设计 一、基本要求 1、地震作用：作用在结构上的地震动，包括水平地震作用和竖向地震作用。 E1地震作用：工程场地重现期较短的地震作用，对应于第一级设防水准。 E2地震作用：工程场地重现期较长的地震作用，对应于第二级设防水准。 2、各抗震设防类别桥梁的抗震设防目标符合下表 3、一般情况下，桥梁抗震设防分类应根据各桥梁抗震设防类别的适用范围按下表的规定确定。但对抗震救灾以及在经济、国防上具有重要意义的桥梁或破坏后修复（抢修）困难的桥梁，可按国家批准权限，报请批准后，提高设防类别。 4、A类、B类和C类桥梁必须进行E1地震作用和E2地震作用下的抗震设计。D类桥梁只须进行E1地震作用下的抗震设计。抗震设防烈度为6度区的B类、C类、D类桥梁，可只进行抗震措施设计。 5、各类桥梁的抗震设防标准，应符合下列规定： (1)各类桥梁在不同抗震设防烈度下的抗震设防措施等级按下表
表3 各类公路桥梁抗震设防措施等级 注：g—重力加速度 (2)立体交叉的跨线桥梁，抗震设计不应低于下线桥梁的要求。 6、公路桥梁抗震设防烈度和设计基本地震动加速度取值的对应关系见下表 表4 各类公路桥梁抗震设防措施等级 注：g—重力加速度 二、抗震措施 1、各类桥梁抗震措施等级的选择，按照表3确定。 2、6度区 简支梁梁端至墩、台帽或盖梁边缘应有一定的距离。其最小值a（厘米） 按下式计算：a≥70+0.5L 式中：L—梁的计算跨径（米）。 3、7度区 (1)7度区的抗震措施，除应符合6度区的规定外，尚应符合本节的规定。 (2)拱桥基础宜置于地质条件一致、两岸地形相似的坚硬土层或岩石上。实腹式拱桥宜减小拱上填料厚度，并宜采用轻质填料，填料必须逐层夯实。 (3)桥台胸墙应适当加强，并在梁与梁之间和桥台胸墙之间加装橡胶垫或其他弹性衬垫，以缓和冲击作用和限制梁的位移。 (4)桥面不连续的简支梁（板）桥，宜采用挡块、螺栓连接和钢夹板连接等防止纵横向落梁的措施。连续梁桥和桥面连续的简支梁（板）桥，应采取防止横向产生较大位移的措施。 (5)在软弱黏性土层、液化土层和不稳定的河岸处建桥时，对于大、中桥，可适当增加桥长，合理布置桥孔，使墩、台避开地震时可能发生滑动的岸坡或地形突变的不稳定地段。否则，应采取措施增强基础抗侧移的刚度和加大基础埋置深度；对于小桥可在两桥台基础之间设置支撑梁或采用浆砌片（块）石满铺河床。
115_大跨度桥梁静风稳定性分析及其在ANSYS中的实现
2006年用户年会论文 大跨度桥梁静风稳定性分析及其在ANSYS中的实现 胡晓伦 东南大学交通学院，南京 210096 [ 摘要 ] 随着桥梁跨径的日益超大化，大跨度桥梁存在静风失稳的可能。在综合考虑几何、静风荷载非线性的基础上，本文采用修正的增量与内外两重迭代方法，在ANSYS中编制了非线性静风稳 定性分析程序，实现了桥梁从稳定到失稳的全过程分析。利用该程序，研究了苏通大桥的静风 失稳形态和机理。 [ 关键词]大跨度桥梁；非线性；静风稳定性；ANSYS；二次开发；苏通大桥 Aerostatic Stability Analysis for Long-span Bridges and Implementation in ANSYS Xiaolun HU School of Transportation, Southeast University, Nanjing 210096, China [ Abstract ] Because of long-span bridges' increasing span, the aerostatic instability maybe occurs under the action of static wind loads. The paper proposes the modified increment and inner-outer iteration method, and accomplishes the full range nonlinear aerostatic instability program. Both geometric nonlinearity and wind loads are considered in this method. A program based on ANSYS is developed. Using the program, the configuration and mechanism of the Sutong Yangtze Bridge’s aerostatic instability are discussed. [ Keyword ] long-span bridge, nonlinearity, aerostatic stability, ANSYS, secondary development, Sutong Yangtze bridge. 1前言 随着桥梁跨径的日益增大，桥梁结构对风致响应变得更加敏感，存在静风失稳的可能。 1967年，日本东京大学Hirai教授就在悬索桥的全桥模型风洞试验中观察到了静力扭转发散的现象[1][2]。同济大学风洞实验室在汕头海湾二桥的风洞试验中，发现了斜拉桥由静风引起的弯扭失稳现象[1][2]。后来，Boonyapinyo、Miyata、谢旭、方明山、程进、张志田、邹小江等学者[1][2]对桥梁静风稳定性问题进行不断的探讨和改进，初步探明了失稳机理。 桥梁静风失稳是指主梁、主拱在静力风荷载作用下发生弯曲或扭转失稳的现象。随着静力风荷载的增加，主梁发生弯曲和扭转变形，一方面改变了结构刚度，另一方面改变了