地震灾害对铁路桥梁的影响及其抗震设计方案与减隔震控制研究
高速铁路桥梁的抗震性能研究
高速铁路桥梁的抗震性能研究1. 引言高速铁路桥梁的抗震性能一直是工程设计的重要考虑因素之一。
随着现代社会的发展,高速铁路的日益普及,如何保证桥梁在地震发生时的安全性成为了工程师们亟需解决的问题。
本文旨在探讨高速铁路桥梁抗震性能的研究成果及相关工程设计方法。
2. 高速铁路桥梁的地震破坏机理高速铁路桥梁在地震作用下的破坏机理主要包括桥梁本体结构的变形和地基土壤的液化。
地震力对桥梁结构产生的影响取决于桥梁的自振周期、初始振幅以及地震波的特征。
桥梁结构的地震反应可以通过弹性响应分析、非线性分析以及结构动力试验等方法进行评估。
3. 高速铁路桥梁抗震性能的优化设计为了提高高速铁路桥梁的抗震性能,设计阶段需要考虑以下几个方面:3.1 结构抗震设计准则:按照地震烈度等级确定结构的设计参数,采用适当的地震准地加速度、地震能量和峰值加速度等参数进行设计。
3.2 结构抗震形式:采用适当的结构形式,如刚性框架、悬索桥、钢箱梁桥等,以提高结构的刚度和耐震能力。
3.3 结构抗震增强措施:采用加筋、加强节点连接、增加减震装置等措施,提高结构的抗震性能。
3.4 土壤改良措施:通过加固地基、降低地基液化风险等措施,减小地基对桥梁结构的不利影响。
4. 高速铁路桥梁抗震性能的研究方法4.1 数值模拟方法:借助有限元、离散元、边界元等数值方法,对桥梁结构在地震作用下的动力响应进行仿真。
4.2 结构动力试验方法:通过对实际桥梁结构进行地震振动试验,观测结构的响应,验证数值模拟结果的准确性。
4.3 土壤液化模型试验方法:模拟桥梁地基土壤的液化行为,揭示液化对桥梁结构的影响规律。
5. 高速铁路桥梁抗震性能研究的应用实例以某高速铁路桥梁为例,结合实际工程,对桥梁的抗震性能进行分析和设计。
利用数值模拟方法,计算土壤液化风险和桥梁结构的地震反应,优化设计方案,提高桥梁的抗震性能。
6. 结论本文对高速铁路桥梁的抗震性能研究进行了综述。
通过对桥梁抗震性能的分析和设计,可以提高桥梁在地震发生时的安全性和稳定性。
铁路桥梁抗震性能研究与优化方法
铁路桥梁抗震性能研究与优化方法铁路桥梁作为铁路运输系统的重要组成部分,其抗震性能直接关系到铁路运输的安全和稳定。
在地震等自然灾害频繁发生的背景下,对铁路桥梁抗震性能的研究和优化显得尤为重要。
一、铁路桥梁抗震性能的影响因素(一)桥梁结构形式不同的桥梁结构形式在抗震性能上存在差异。
例如,简支梁桥结构简单,但在地震作用下的变形能力相对较弱;连续梁桥和刚构桥整体性较好,能够更好地抵抗地震力。
(二)桥梁材料桥梁所使用的材料性能对其抗震能力有着关键影响。
高强度、高韧性的材料能够提高桥梁的承载能力和变形能力,从而增强抗震性能。
(三)墩柱的设计墩柱是桥梁结构中承受地震力的主要构件。
墩柱的高度、直径、配筋等设计参数直接影响其抗震能力。
(四)基础类型基础的稳定性对于桥梁在地震中的表现至关重要。
良好的基础能够有效地传递地震力,减少桥梁结构的振动。
二、铁路桥梁抗震性能的研究方法(一)理论分析通过建立数学模型,运用力学原理和结构动力学知识,对桥梁在地震作用下的响应进行计算和分析。
(二)实验研究包括振动台实验和拟静力实验。
振动台实验可以模拟真实的地震作用,观察桥梁结构的动态响应;拟静力实验则用于研究桥梁构件在反复荷载作用下的力学性能和破坏模式。
(三)数值模拟利用有限元软件等工具,对桥梁结构进行建模和分析,预测其在地震中的行为。
三、铁路桥梁抗震性能的优化策略(一)优化结构设计合理选择桥梁的结构形式,如采用减隔震设计,通过设置减隔震装置来吸收和耗散地震能量。
(二)改进材料性能研发和应用新型高性能材料,提高桥梁结构的强度和韧性。
(三)加强墩柱设计优化墩柱的尺寸、配筋和构造,提高墩柱的抗弯、抗剪能力。
(四)优化基础设计选择合适的基础类型,确保基础具有足够的承载能力和稳定性。
(五)设置抗震防线在桥梁结构中设置多道抗震防线,当第一道防线失效时,后续防线能够继续发挥作用,保证桥梁的整体安全。
四、实际案例分析以某铁路桥梁为例,该桥在设计时充分考虑了抗震性能。
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。
桥梁结构的地震响应分析与减震控制
桥梁结构的地震响应分析与减震控制地震是世界各地广泛存在的自然灾害,造成了巨大的人员伤亡和财产损失。
对于桥梁结构而言,地震响应是一个重要的研究领域。
本文将就桥梁结构的地震响应分析和减震控制进行探讨。
一、桥梁结构的地震响应分析地震对桥梁结构的影响是通过结构的动力响应来反映的。
地震激励作用下,桥梁结构会发生振动,并且会带来很大的变形和应力。
为了对桥梁结构的地震响应进行分析,需要考虑以下几个因素:1. 地震输入:地震输入是指地震波的特征参数,包括地震波的频谱特性、持时和地震波的峰值加速度等。
2. 桥梁的动力特性:桥梁的动力特性包括自振频率、阻尼比和模态形态等。
自振频率越低,桥梁结构对地震波的响应越明显;而阻尼比越高,桥梁结构的减震效果越好。
3. 结构的非线性效应:由于桥梁结构大变形和应力,会引起结构的非线性行为,如塑性变形、裂缝扩展等。
这些非线性效应对结构的地震响应具有重要的影响。
通过对桥梁结构的地震响应分析,可以评估结构的安全性和破坏性,并为减震控制提供依据。
二、桥梁结构的减震控制为了降低桥梁结构在地震中的响应,减震控制技术被广泛应用于桥梁工程中。
1. 传统的减震控制技术:传统的减震控制技术包括增加结构的刚度和强度、采用隔震支座等。
增加结构的刚度和强度可以提高结构的抗震能力,但也增加了工程成本。
隔震支座可以有效隔离地震输入,减小结构的地震反应。
然而,传统减震控制技术对于大跨度桥梁结构效果有限,难以满足高抗震性能的要求。
2. 新型的减震控制技术:新型的减震控制技术主要包括液压减震装置、摩擦阻尼器和智能材料等。
液压减震装置通过可控的液压阻尼来消耗结构的动能,起到减震的作用。
摩擦阻尼器采用摩擦阻尼力来减小结构的振动,降低地震反应。
智能材料可以根据外界的激励实时调整自身的特性,从而降低结构的振动。
新型的减震控制技术具有很好的效果,能够提高桥梁结构的抗震能力和安全性。
然而,这些技术的应用需要充分考虑桥梁结构的特点和使用环境,以保证其可靠性和经济性。
铁路桥梁的抗震设计与分析
铁路桥梁的抗震设计与分析铁路作为现代交通运输的重要方式,其桥梁的安全性至关重要。
在地震等自然灾害面前,铁路桥梁需要具备足够的抗震能力,以保障铁路运输的畅通和乘客的生命财产安全。
本文将对铁路桥梁的抗震设计与分析进行详细探讨。
一、铁路桥梁抗震设计的重要性铁路桥梁通常跨越河流、山谷等地形,是铁路线路中的关键节点。
一旦在地震中受损,不仅会导致铁路运输中断,还可能引发次生灾害,造成巨大的经济损失和社会影响。
例如,强烈的地震可能导致桥梁坍塌,使列车脱轨,威胁乘客生命安全;也可能损坏桥梁的基础和支撑结构,影响桥梁的长期稳定性。
因此,进行科学合理的抗震设计是确保铁路桥梁在地震中安全可靠的关键。
二、地震对铁路桥梁的影响地震作用下,铁路桥梁可能会受到多种形式的破坏。
首先是水平地震力引起的桥梁结构的位移和变形。
桥梁的梁体、墩柱等部件可能会因水平力而发生相对位移,导致连接部位的破坏,如支座的损坏、伸缩缝的失效等。
其次,竖向地震力也不可忽视。
它可能会增加桥梁结构的竖向荷载,导致桥墩的受压破坏,或者使梁体与桥墩之间的接触面产生过大的压力,影响结构的整体性。
此外,地震还可能引发地基的液化和不均匀沉降,从而削弱桥梁基础的承载能力,导致桥梁倾斜甚至倒塌。
三、铁路桥梁抗震设计的原则1、多防线设计原则在抗震设计中,应设置多重抗震防线,避免因单一构件的破坏而导致整个结构的倒塌。
例如,除了主要的承载构件外,还应考虑次要构件和连接部位的抗震性能,形成相互协同的抗震体系。
2、能力设计原则通过合理的设计,确保结构中的关键构件和部位具有足够的强度和延性,能够在地震中承受较大的变形而不发生脆性破坏。
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有效地协同工作,共同抵抗地震作用。
加强连接部位的设计,确保力的传递顺畅。
4、经济性原则在满足抗震性能要求的前提下,尽量降低工程造价,通过优化设计方案,选择合适的材料和结构形式,实现经济与安全的平衡。
桥梁设计中的地震响应分析与减震控制
桥梁设计中的地震响应分析与减震控制桥梁是人类社会固有的重要交通设施之一,自古以来就有着跨越河流、峡谷等特殊地理环境的需要。
然而,地震是一个不可预知、不可避免的自然灾害,其对桥梁的破坏是不可估量的。
因此,在桥梁的设计、建设和维护中,地震响应分析和减震控制显得尤为重要。
一、桥梁地震响应分析桥梁在地震中的响应主要表现为结构的变形、应力的分布、动态特性的变化等。
因此,为了准确评估桥梁在地震中的破坏情况,需要进行地震响应分析。
地震响应分析主要包括静力分析和动力分析两种方法。
静力分析是建立在弹性理论基础上的方法,它假设桥梁在地震作用下的响应具有线性的特性,且桥梁结构的变形是可逆的。
这种方法可以快速计算出桥梁在地震中的内力、位移等参数,然而它无法刻画桥梁在非线性时的响应情况。
动力分析则是基于桥梁结构的实际响应情况进行的,它可以准确评估桥梁在地震中的响应,包括结构的变形、应力的分布、动态特性的变化等。
目前常用的动力分析方法主要包括时程分析、反应谱分析等。
时程分析可以模拟不同地震强度下桥梁的响应情况,而反应谱分析则可以在给定地震作用下,计算出桥梁的动态特性并评估其响应情况。
二、桥梁减震控制技术为了减小桥梁在地震中受到的破坏,需要采用有效的减震控制技术。
目前常用的桥梁减震控制技术主要有被动控制和主动控制两种。
被动控制是指在桥梁结构中预制加装减震装置,利用减震器等器件来吸收地震能量并减小桥梁结构的振动响应。
被动控制技术具有结构简单、成本低等优点,但是其减震效果受到地震作用的影响较大,而且其减震器等器件在使用过程中容易发生疲劳或损坏。
主动控制是指利用主动控制装置来控制桥梁结构的振动响应,在地震发生后能够快速响应并调整结构的动态特性。
主动控制技术具有减震效果好、控制精度高等优点,但是其设计成本较高,控制系统也较为复杂,运行维护和管理难度较大。
此外,还有一种较为常用的混合控制技术,即被动控制与主动控制相结合的混合减震控制。
地震灾害对铁路桥梁的影响
地震灾害对铁路桥梁的影响及其抗震设计与减隔震控制研究李龙安(中铁大桥勘测设计院有限公司教授级高工,湖北武汉 430050)摘要:通过汶川大地震的多座典型桥梁的震害,分析了此次大地震对公路桥梁破坏重而对铁路桥梁破坏较轻的机理,根据铁路桥梁的结构特点,从铁路桥梁的抗震概念设计、抗震计算设计、抗震构造设计等三个方面着手,提出了铁路桥梁各设计阶段应有主辅之分的抗震设计思想,指出了减轻铁路桥梁震害的有效途径之一是采用减隔震控制技术。
关键词:铁路桥梁震害;抗震设计;减震控制技术;隔震控制技术;研究1 概述2008年5月12日四川汶川发生8级强烈地震,作为灾后救援的生命线工程——道路桥梁工程遭到全面破坏,使救援部队不能按时到达灾区第一线,给国家、社会和人民的生命财产带来了巨大损失。
此次大地震虽过去了将近两年,但反思这次特大地震,再一次给我们铁路工程建设者敲响了警钟,铁路桥梁工程的安全及抗灾能力,直接关系到人民生命和财产的安全,建设者必须重视,作为建设工程的重要参与者——广大的设计人员更应高度重视。
通过汶川大地震的多座典型桥梁的震害,分析了此次大地震对公路桥梁破坏重而对铁路桥梁破坏较轻的机理,根据铁路桥梁的特点,从铁路桥梁的抗震概念设计、抗震计算设计、抗震构造设计等三个方面出发,提出了铁路桥梁在不同设计阶段的设想:工可研究阶段的抗震设计应以概念设计为主,计算和构造设计为辅;初设阶段的抗震设计应以计算设计为主,构造设计为辅;施工图设计阶段的抗震设计则主要以构造设计为主,计算设计为辅。
指出了减轻铁路桥梁震害的有效途径之一是采用减隔震技术。
2汶川大地震的桥梁震害2.1 公路桥梁的震害汶川大地震中,作为灾后救援的生命线工程——道路桥梁工程遭到全面破坏。
但公路桥梁和铁路桥梁的破坏程度有所不同,破坏部位也有差别。
公路桥梁的震害主要是:(1)落梁:连续梁和简支梁落梁桥例:都汶高速庙子坪大桥落梁的一孔是在伸缩缝的位置,其他几孔50m简支T梁破坏主要是挡块被剪切破坏,见图2-1。
桥梁结构的地震响应分析与减振控制
桥梁结构的地震响应分析与减振控制地震是一种破坏性极大的自然灾害,对于桥梁结构来说,地震会造成巨大的冲击与振动,进而危及桥梁的安全性。
因此,对于地震响应的分析及减振控制显得尤为重要。
本文将探讨桥梁结构的地震响应分析与减振控制的相关内容。
一、地震响应分析地震响应分析是指通过数学模型及计算方法,对桥梁结构在地震作用下的响应情况进行预测与分析。
通过对桥梁结构的地震响应分析,有助于我们了解结构的抗震性能,并为后续的减振控制提供依据。
1. 结构模型在进行地震响应分析时,需要建立相应的地震桥梁模型。
通常,我们可以采用有限元方法将桥梁结构离散化为节点和单元,通过计算每个节点的运动参数来研究地震作用下的响应情况。
2. 加速度输入地震响应分析需要考虑地震加速度对桥梁结构的影响。
我们可以通过研究历史地震数据或使用合成地震波来模拟实际地震的加速度输入,并将其作用于结构模型,进行地震响应分析。
3. 结构响应通过进行地震响应分析,可以得到桥梁结构在地震作用下的位移、加速度、内力等响应参数。
这些参数可以帮助我们评估结构的抗震性能,并为减振控制提供基础数据。
二、减振控制减振控制是指通过一系列的措施与方法,减少或消除桥梁结构在地震作用下的振动响应。
在进行桥梁结构的减振控制时,我们可以从结构设计、材料选择、减震装置等多个方面入手。
1. 结构设计在桥梁结构的设计阶段,可以采用抗震设计的原则,通过增强结构的抗震能力来降低地震响应。
例如,合理设置剪力墙、增加桥墩的承载能力等,可以提高结构的整体稳定性,减小地震引起的破坏。
2. 材料选择合理的材料选择也是减振控制的重要方面。
在桥梁结构的设计中,可以选用具有较好抗震性能的材料,如高强度混凝土、增强型钢材等。
这些材料在地震作用下具有较好的韧性和延性,能够减少结构受到的破坏程度。
3. 减震装置减震装置是减振控制中常用的一种手段。
通过设置减振器或减震支座等装置,可以将一部分地震能量转化为其他形式的能量,从而减小结构的振动幅度。
铁路桥梁抗震设计的技术探讨研究方法探讨
铁路桥梁抗震设计的技术探讨研究方法探讨铁路桥梁抗震设计,这可是个相当重要的事儿!想象一下,如果铁路桥梁在地震来的时候不堪一击,那得多危险呀!咱们出门坐火车,心里也不踏实不是?先来说说为啥铁路桥梁抗震设计这么重要。
我给您举个例子,有一回我坐火车去外地,一路上风景挺美,可我心里一直犯嘀咕。
为啥呢?因为经过一座桥的时候,我就想,这要是遇上地震,桥会不会出问题?后来我一打听,才知道铁路桥梁的抗震设计那可是有大学问的。
铁路桥梁抗震设计得考虑好多因素。
比如说地震的强度,不同地区的地震强度可不一样,有的地方可能小震不断,有的地方说不定啥时候就来个大震。
这就要求设计师们得摸清楚当地的地震情况,就像医生给病人看病前得先了解病史一样。
还有桥梁的结构也很关键。
是钢梁桥、混凝土桥还是其他的?每种结构的抗震性能都不太一样。
比如说混凝土桥,它比较结实,但在地震力的作用下,可能会出现裂缝;钢梁桥相对轻巧,但也得注意连接处的稳固。
这就好比不同的运动员,有的力气大但灵活性差点,有的灵活但力量不足,得根据特点来安排训练。
在抗震设计中,材料的选择也不能马虎。
得用那些抗震性能好的材料,就像咱们买衣服得挑质量好的布料一样。
而且啊,施工质量也得跟上,不能偷工减料。
我就听说过一个事儿,有个工程因为施工的时候没严格按照要求来,结果建成的桥在一次小震动中就出现了问题,虽然没造成大事故,但也把大家吓得够呛。
另外,现在的科技可发达了,有各种先进的计算方法和模拟软件来帮助设计师。
他们能在电脑上把地震的情况和桥梁的反应都模拟出来,提前发现问题,解决问题。
这就好比打仗前先进行演习,心里有底了,上战场才不慌。
铁路桥梁抗震设计还得考虑经济成本。
不能为了抗震把桥建得太贵,那样铁路的造价太高,大家坐车的成本也会增加。
所以得在保证安全的前提下,尽量节省成本。
这就像咱们过日子,得精打细算,但该花的钱也不能省。
总之,铁路桥梁抗震设计是个复杂又重要的工作。
设计师们就像一群超级英雄,用他们的智慧和技术,为我们的出行保驾护航。
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。
铁路桥梁设计中的抗震性能与优化
铁路桥梁设计中的抗震性能与优化在现代交通运输体系中,铁路桥梁扮演着至关重要的角色。
它们不仅承载着列车的安全运行,还需要经受各种自然和人为因素的考验,其中地震是对铁路桥梁安全性威胁较大的一种自然灾害。
因此,在铁路桥梁的设计中,充分考虑抗震性能并进行优化,是确保铁路运输安全和畅通的关键。
地震对铁路桥梁的影响是巨大而复杂的。
强烈的地震波可能导致桥梁结构的破坏,如桥墩的倾斜、断裂,梁体的移位、掉落等。
这些破坏不仅会影响铁路的正常运营,还可能造成严重的人员伤亡和财产损失。
因此,提高铁路桥梁的抗震性能是一项紧迫而重要的任务。
在铁路桥梁设计中,首先要对地震作用进行准确的分析和评估。
这需要考虑地震的强度、频率、持续时间等因素,以及桥梁所在地区的地质条件、地形地貌等。
通过建立合理的数学模型和采用先进的计算方法,可以较为准确地预测地震对桥梁结构的影响。
桥梁的结构形式对抗震性能有着重要的影响。
常见的铁路桥梁结构有简支梁桥、连续梁桥、拱桥、斜拉桥等。
不同的结构形式在抗震性能上各有优缺点。
例如,简支梁桥结构简单,受力明确,但在地震作用下容易发生梁体的移位;连续梁桥整体性较好,但桥墩受力较大,容易在地震中受损。
因此,在设计时需要根据具体情况选择合适的结构形式,并采取相应的抗震措施。
桥墩是铁路桥梁中承受地震作用的重要构件。
为了提高桥墩的抗震性能,可以采用增加桥墩的截面尺寸、提高混凝土的强度等级、配置更多的钢筋等方法。
此外,还可以采用新型的桥墩结构形式,如空心桥墩、双柱式桥墩等,以提高其抗震能力。
同时,在桥墩与基础的连接处,采用合理的锚固方式和加强措施,也能够有效地增强桥墩的抗震性能。
梁体的抗震设计也是不容忽视的。
在地震作用下,梁体可能会发生较大的位移和变形。
为了减少这种影响,可以采用设置限位装置、增加梁体的刚度等方法。
同时,对于预制梁,要确保梁体与桥墩之间的连接牢固可靠,以保证整个桥梁结构的整体性。
基础是桥梁结构的重要组成部分,其抗震性能直接关系到桥梁的稳定性。
地震对桥梁建造的影响与抗震设计
地震动的频谱特性与桥梁结构的自振 频率相互作用,影响结构的振动幅度 和破坏程度。
桥梁结构的振动响应
地震波引起的地面运动使桥梁结构产 生振动,包括水平、垂直和扭转振动 。
地震引起的桥梁破坏形式
01
02
03
支座破坏
地震作用下,桥梁支座可 能出现位移、剪切破坏或 脱落等现象。
桥墩破坏
桥墩是桥梁的主要承重构 件,在地震中可能因弯曲 、剪切或扭转而破坏。
未来发展趋势与挑战
智能化抗震设计
利用人工智能、大数据等技术,实现桥梁抗震设 计的智能化和精细化,提高设计效率和准确性。
减震隔震技术创新
发展新型减震隔震技术,如摩擦摆隔震支座、金 属耗能装置等,降低地震对桥梁结构的破坏力。
高性能材料应用
研发和应用高性能材料,如超高性能混凝土、碳 纤维复合材料等,提高桥梁结构的抗震性能和耐 久性。
旧金山-奥克兰海湾大桥
该桥在1989年洛马普列塔地震中受损,但经过抗震加固和 改造,成功抵御了后续地震,展现了先进的抗震设计理念 和工程技术。
日本东名高速公路
在多次地震中,该高速公路的桥梁结构表现稳定,得益于 其采用的隔震支座和耗能装置等先进技术,有效降低了地 震对桥梁的破坏。
中国港珠澳大桥
作为世界最长的跨海大桥,港珠澳大桥在设计中充分考虑 了地震因素,采用了高性能混凝土、纤维增强塑料等先进 材料,提高了桥梁的抗震性能。
03
桥梁结构抗震措施
基础隔震技术
隔震沟和隔震槽
在桥梁墩台下方设置隔震沟或隔 震槽,通过阻断地震波的传播路 径来减小地震力对桥梁结构的影
响。
隔震支座
采用特殊设计的隔震支座,如橡 胶隔震支座、滑动隔震支座等, 以延长桥梁结构的自振周期,降
桥梁结构地震响应与减振隔震控制技术研究
桥梁结构地震响应与减振隔震控制技术研究在桥梁工程中,地震响应和减振隔震控制技术是非常重要的研究领域。
地震是一种具有巨大破坏力的自然灾害,对桥梁结构的安全性和稳定性产生着重大影响。
因此,研究桥梁结构在地震中的响应特性,并采取相应的减振隔震控制措施,具有重要的工程意义。
一、桥梁结构地震响应研究桥梁结构地震响应研究是通过对桥梁结构在地震中的振动特性进行观测和分析,以了解结构在地震中的变形、位移、加速度等响应情况,并根据研究结果进行相应的结构设计和改进。
地震响应研究通常包括以下几个方面:1.震害调查与震害评定对历史地震事件中所造成的桥梁震害进行调查与评定,可以了解不同地震动力作用下桥梁的破坏形态和破坏程度,为后续的研究提供基础数据。
2.地震动力响应分析通过对桥梁结构在地震动力作用下的响应进行分析,包括结构的位移、加速度、应力等参数的计算和对比分析,可以了解结构在地震中的变形和破坏情况。
3.结构动力试验通过搭建实验模型,模拟真实地震动力作用下桥梁结构的响应,进行振动台试验或者风洞试验,可以直观地观测和测量结构的振动情况,为地震响应分析提供实验数据。
二、减振隔震控制技术研究减振隔震控制技术是指采用各种主动或被动措施,减小桥梁结构在地震中的振动响应,提高结构的抗震能力。
目前常用的减振隔震控制技术主要包括以下几种:1.减振材料的应用在桥梁结构中广泛使用减振材料,如阻尼器、弹簧、液体阻尼器等,通过吸收和耗散能量来减小结构的振动幅度,提高结构的抗震性能。
2.减振装置的设计设计适当的减振装置,如液压缸、液压支撑等,利用减振装置的特性调整结构的振动周期和阻尼比,从而减小结构的地震响应。
3.隔震技术的应用采用隔震技术可以将桥梁结构与地基隔离,降低地震动对桥梁的传递,从而减小结构受到的震动影响。
常用的隔震设备有橡胶隔震支座、球面隔震支座等。
4.数值模拟和优化设计借助现代计算机软件和数值模拟技术,对桥梁结构进行动力响应分析和优化设计,通过合理的参数配置和结构优化,提高桥梁的抗震性能。
针对铁路桥梁施工中关于抗震问题的研究
针对铁路桥梁施工中关于抗震问题的研究摘要:随着我国交通网的日益发达,我国的铁路桥梁工程在其中发挥了重要的作用。
在铁路桥梁的使用中,保证铁路桥梁施工的质量无疑是非常重要的。
然而,铁路桥梁在面对地震等自然灾害时是否能够发挥其坚固性并确保铁路桥梁的正常使用是一个非常重要的课题,地震对于铁路桥梁的破坏是不可逆转的。
在铁路桥梁工程中,为抵抗地震给铁路桥梁工程带来的破坏,应该对铁路桥梁的抗震设计进行研究,防止铁路桥梁在地震来临时时毫无抵抗能力。
本文对铁路桥梁的主要震害形式进行探究,并探究路桥工程中地震形成的原因,并对其抗震要点措施进行探究,旨在提升铁路桥梁工程的抗震能力。
关键词:铁路桥梁;施工设计;抗震措施一、铁路桥梁的主要震害形式1、铁路基础震害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。
地基破坏主要是指地震作用下因砂土液化、不均匀沉降及稳定性不够等因素导致的地层水平滑移、下沉、断裂。
基础的震害主要表现为移位、倾斜、下沉、折断和塑性铰破坏。
2、铁路附属工程震害在地震力的作用下,主梁与下部墩柱、桥台连接部较为薄弱,若附属工程没有足够的限位能力将出现震害。
主要表现为支座脱离主梁、挡块碰撞破坏、伸缩缝拉断、台胸墙剪断等震害。
3、铁路上部结构震害铁路和桥梁上部结构的地震破坏根据不同原因可分为结构破坏和位移破坏。
其中较常见的是位移损伤。
铁路和桥梁的位移主要表现为上部结构的纵向位移、侧向位移和扭转。
一般而言,安装伸缩缝的地方相对容易发生位移损伤。
如果位移上部结构超过桥墩、台等的支撑表面,则会发生更严重的落梁损坏。
导致梁下落的原因通常是由于限制结构的失效和桥台支撑宽度不足造成的。
在地震力的作用下,梁与桥台之间发生较大的位移,导致出现落梁现象。
4、铁路墩柱震害桥墩震害主要表现为两点特点:塑性铰的破坏和剪切破坏。
在地震力的作用下,柔性桥墩在桥墩底部,桥墩顶部及桥墩连接处易发生塑性铰,塑性铰混凝土在反复地震作用下剥落、破碎,失去承载能力。
桥梁抗震设计关键点与减隔震技术的应用探究
桥梁抗震设计关键点与减隔震技术的应用探究1. 桥梁抗震设计概述桥梁作为交通基础设施的重要组成部分,承担着繁重的运输任务,在地震发生时,其结构易受到破坏,从而导致严重的生命财产损失。
对桥梁进行合理的抗震设计至关重要。
抗震设计的核心目标是确保桥梁在地震作用下能够保持稳定,避免发生脆性破坏,从而减少地震对人类生活和经济的影响。
桥梁抗震设计涉及多个关键方面:需要充分考虑桥梁的地质条件、结构形式、材料特性以及地震动特性等因素,这些都是影响桥梁抗震性能的关键因素。
抗震设计需要采用有效的抗震措施,如设置隔震支座、采用弹性支撑、设置缓冲装置等,以提高桥梁的抗震能力。
抗震设计还需要进行动力分析,以评估桥梁在地震作用下的响应和安全性。
这包括使用计算机模拟技术进行非线性分析,以预测桥梁在不同地震强度下的性能表现。
桥梁抗震设计是一项复杂而重要的工作,需要综合考虑多种因素并采取有效的抗震措施来确保桥梁的安全性和稳定性。
1.1 桥梁抗震设计的重要性随着全球经济的快速发展,交通运输业在国家经济中的地位日益重要。
桥梁作为交通运输的重要组成部分,其安全性和稳定性对于保障人民生命财产安全以及社会经济的稳定发展具有至关重要的意义。
桥梁抗震设计成为了桥梁工程领域的关键环节。
提高桥梁的抗震能力:通过合理的抗震设计,可以提高桥梁在地震等自然灾害发生时的抗震性能,降低因地震等灾害导致的人员伤亡和财产损失。
保证桥梁正常使用功能:良好的抗震设计可以确保桥梁在地震等自然灾害发生时,不会因为结构破坏而导致桥梁无法正常使用,从而影响交通运输和人民生活。
促进桥梁技术的发展:抗震设计是桥梁工程技术的重要组成部分,通过对抗震设计的不断研究和完善,可以推动桥梁工程技术的进步和发展。
提高国家综合防灾减灾能力:桥梁抗震设计对于提高国家综合防灾减灾能力具有重要意义。
通过加强桥梁抗震设计,可以提高国家在面对自然灾害时的应对能力,减少灾害带来的损失。
桥梁抗震设计在桥梁工程领域具有重要的地位和作用,对于保障人民生命财产安全、促进交通运输业发展以及提高国家综合防灾减灾能力具有重要意义。
地震灾害对铁路桥梁的影响及其抗震设计方案与减隔震控制研究
地震灾害对铁路桥梁的影响及其抗震设计与减隔震控制研究李龙安<中铁大桥勘测设计院有限公司教授级高工,湖北武汉 430050)摘要:通过汶川大地震的多座典型桥梁的震害,分析了此次大地震对公路桥梁破坏重而对铁路桥梁破坏较轻的机理,根据铁路桥梁的结构特点,从铁路桥梁的抗震概念设计、抗震计算设计、抗震构造设计等三个方面着手,提出了铁路桥梁各设计阶段应有主辅之分的抗震设计思想,指出了减轻铁路桥梁震害的有效途径之一是采用减隔震控制技术。
关键词:铁路桥梁震害;抗震设计;减震控制技术;隔震控制技术;研究1 概述2008年5月12日四川汶川发生8级强烈地震,作为灾后救援的生命线工程——道路桥梁工程遭到全面破坏,使救援部队不能按时到达灾区第一线,给国家、社会和人民的生命财产带来了巨大损失。
此次大地震虽过去了将近两年,但反思这次特大地震,再一次给我们铁路工程建设者敲响了警钟,铁路桥梁工程的安全及抗灾能力,直接关系到人民生命和财产的安全,建设者必须重视,作为建设工程的重要参与者——广大的设计人员更应高度重视。
通过汶川大地震的多座典型桥梁的震害,分析了此次大地震对公路桥梁破坏重而对铁路桥梁破坏较轻的机理,根据铁路桥梁的特点,从铁路桥梁的抗震概念设计、抗震计算设计、抗震构造设计等三个方面出发,提出了铁路桥梁在不同设计阶段的设想:工可研究阶段的抗震设计应以概念设计为主,计算和构造设计为辅;初设阶段的抗震设计应以计算设计为主,构造设计为辅;施工图设计阶段的抗震设计则主要以构造设计为主,计算设计为辅。
指出了减轻铁路桥梁震害的有效途径之一是采用减隔震技术。
2汶川大地震的桥梁震害2.1 公路桥梁的震害汶川大地震中,作为灾后救援的生命线工程——道路桥梁工程遭到全面破坏。
但公路桥梁和铁路桥梁的破坏程度有所不同,破坏部位也有差别。
公路桥梁的震害主要是:<1)落梁:连续梁和简支梁落梁桥例:都汶高速庙子坪大桥落梁的一孔是在伸缩缝的位置,其他几孔50m简支T梁破坏主要是挡块被剪切破坏,见图2-1。
地震灾害对铁路系统的影响与修复
地震灾害对铁路系统的影响与修复地震是一种自然灾害,常常给人们的生命和财产带来重大威胁,而铁路系统作为国家重要的交通运输基础设施之一,也常常会受到地震的影响。
地震会对铁路系统造成严重破坏,导致列车运行受阻,给灾区救援和恢复工作带来困难。
本文将就地震灾害对铁路系统的影响以及修复工作进行探讨。
地震对铁路系统的影响主要表现在以下几个方面:一、线路受损。
地震会导致地表震动,造成铁路道岔错动、轨道位移、铁路线路断裂等情况,严重影响列车的正常运行。
二、桥梁和隧道受损。
地震造成的振动会对铁路桥梁和隧道结构产生影响,可能导致桥梁倒塌或者隧道坍塌,严重影响线路的通行能力。
三、车辆受损。
地震会对铁路列车车辆造成影响,可能导致列车脱轨、车体变形等情况,影响列车的正常运行。
四、通信系统受损。
地震也可能破坏铁路通信系统,导致信号设备故障、通讯中断等问题,给列车运行带来安全隐患。
面对地震造成的严重破坏,铁路系统需要进行及时有效的修复工作。
针对上述问题,修复铁路系统主要需要进行以下工作:一、对线路进行检查和修复。
铁路相关部门需要组织专业人员对受损铁路线路进行全面检查,及时修复断裂的轨道、道岔错动等问题,保障列车运行的安全。
二、对桥梁和隧道进行维护和修复。
对于受损的铁路桥梁和隧道,需要进行加固或者重建,确保线路的畅通。
三、检修列车车辆。
铁路运营部门需要对受损列车进行检修和维护,确保列车的运行安全可靠。
四、修复通信系统。
恢复通信系统的正常运行对于铁路系统的安全运行至关重要,应当尽快修复受损的通信设备,恢复通讯畅通。
通过以上的修复工作,铁路系统能够尽快恢复正常运营,保障铁路交通的畅通和安全。
地震灾害虽然会给铁路系统带来一定的影响,但是在政府和相关部门的积极努力下,铁路系统能够迅速应对并进行有效修复,为地区的灾后重建和恢复提供重要支持。
铁路桥梁抗震设计的技术探讨研究方法
铁路桥梁抗震设计的技术探讨研究方法铁路桥梁在交通运输中可是扮演着超级重要的角色呢!但你想过没有,当地震这个“捣蛋鬼”来的时候,铁路桥梁能不能扛得住?这就得靠厉害的抗震设计啦。
今天咱们就来好好唠唠铁路桥梁抗震设计的那些技术和研究方法。
我记得有一次坐火车经过一座大桥,当时心里就想,这桥看起来好坚固啊,可万一遇到地震了会怎么样呢?后来因为工作的关系,我开始深入研究铁路桥梁抗震设计,才发现这里面的学问可大了去了。
咱们先来说说为啥铁路桥梁的抗震设计这么重要。
你想想啊,要是铁路桥梁在地震中出了问题,那火车不就危险啦,搞不好还会造成严重的人员伤亡和财产损失。
所以啊,设计人员得像超级英雄一样,提前为铁路桥梁打造一身“抗震铠甲”。
那怎么打造这“铠甲”呢?首先得了解地震的脾气。
地震可不是随随便便晃几下就完事儿的,它的震动频率、强度和持续时间都不一样。
这就要求设计师们对地震的各种参数了如指掌,就像了解自己的手掌纹路一样。
比如说,通过对历史地震数据的分析,找出地震活动比较频繁的地区,给那里的铁路桥梁多加点“防护值”。
然后呢,要选好建桥的位置。
就像盖房子要选个好地基一样,建铁路桥梁也得挑个“风水宝地”。
尽量避开那些容易发生地质灾害的地方,比如断层带、松软的土层啥的。
我曾经见过一个案例,因为建桥的时候没选好位置,结果一场小地震就让那座桥出现了裂缝,多吓人啊!再来说说桥梁的结构设计。
这就好比人的骨骼,得长得结实又合理。
常见的有钢梁桥、混凝土桥等等,每种结构都有自己的特点和优势。
比如说,钢梁桥比较轻便灵活,但混凝土桥更加坚固稳重。
设计师就得根据实际情况,像裁缝量体裁衣一样,为每座桥设计出最合适的结构。
还有啊,材料的选择也不能马虎。
要用那些强度高、韧性好的材料,就像给桥穿上了“防弹衣”。
比如说,高强度的钢材、高性能的混凝土,这些可都是抗震的“好帮手”。
在抗震设计中,还有一个很重要的环节,那就是减震装置。
这就像是给桥装了个“缓冲垫”,当地震的力量传过来的时候,可以减轻震动的影响。
地震对桥梁结构的影响及其抗震设计研究
地震对桥梁结构的影响及其抗震设计研究摘要:地震是一种常见的自然灾害,对桥梁结构造成的破坏往往导致严重的人员伤亡和经济损失。
因此,研究地震对桥梁结构的影响以及抗震设计策略具有重要意义。
本论文旨在探讨地震对桥梁结构的影响,并提出相应的抗震设计理念和方法。
通过分析地震荷载作用下的桥梁动力响应特性和与地震波的相互作用,我们强调了地震事件对桥梁结构的破坏机理和案例研究。
基于结构抗震设计原则和准则,我们阐述了地震工程中的重要概念和技术要求。
此外,我们还详细介绍了桥梁抗震设计的关键措施和改进方法。
最后,通过实例分析和结构响应评估,我们验证了抗震设计的有效性,并展望了未来桥梁抗震设计的发展趋势和挑战。
关键词:桥梁结构;抗震设计;动力响应一、引言地震是一种自然灾害,对桥梁结构的破坏性影响严重。
随着城市化进程的加快和桥梁网络的不断发展,保障桥梁结构在地震中的安全性和稳定性变得尤为重要。
因此,研究地震对桥梁结构的影响以及相应的抗震设计策略具有重要的理论和实际意义。
本文旨在通过分析地震对桥梁结构的影响,探讨如何提高桥梁结构的抗震能力,为桥梁抗震设计提供科学依据和方法。
通过深入研究地震荷载作用下桥梁结构的动力响应特性及与地震波的相互作用,我们可以更好地了解地震对桥梁结构的破坏机理,并为抗震设计提供指导。
二、地震对桥梁结构的影响地震对桥梁结构的影响是一个动力学问题。
地震波的传播和作用会引起桥梁结构的动力响应,主要包括以下几个方面的特性,地震波的频率范围通常包括结构的固有振动频率范围内的频率成分。
当地震波的频率与桥梁结构的固有频率相近时,共振现象可能会导致结构受到更大的动力响应。
地震波的加速度是桥梁结构受到的主要动力荷载,它会引起结构的振动加速度响应。
振动加速度可以导致结构内部应力和变形的增加,进而可能引发结构的破坏。
地震荷载的作用下,桥梁结构往往会发生非线性行为,例如材料的非线性变形,接缝的开裂,支座的滑移等。
这些非线性行为可能导致结构的刚度和耗能能力降低,增加结构破坏的风险。
桥梁结构地震响应与减振隔震控制优化设计
桥梁结构地震响应与减振隔震控制优化设计地震是一种自然灾害,常常给人们的生命财产安全带来巨大的威胁。
桥梁作为交通运输的重要组成部分,其抗震性能至关重要。
本文将介绍桥梁结构在地震中的响应特点,并探讨减振隔震控制在桥梁抗震优化设计中的应用。
1.桥梁结构地震响应特点桥梁结构在地震中的响应主要包括以下几个方面。
1.1 基底地震动输入地震动是指地震能量以波动形式传递的现象,它对桥梁结构的抗震反应起着重要作用。
基底地震动输入可以通过地震动记录进行模拟或计算。
1.2 结构动力响应桥梁结构地震响应的一个重要特点是结构的振动。
地震作用下,桥梁结构会发生从静力平衡转变为动力平衡的过程,产生位移、速度和加速度等动力响应。
1.3 桥梁结构应力与变形地震作用下,桥梁结构产生的应力和变形也是重要的响应特点。
应力过大可能导致构件破坏,变形过大可能导致桥梁失效。
2.减振隔震控制在桥梁抗震优化设计中的应用减振隔震控制是桥梁抗震设计的重要手段之一,通过降低桥梁结构的地震响应,提高其抗震性能。
2.1 减振控制减振控制是通过减小桥梁结构自身的振动能量,来降低地震作用下的动力响应。
常见的减振控制方法包括质量减振、摩擦减振和液体阻尼减振等。
2.2 隔震控制隔震控制是通过设置隔震系统,将桥梁结构与地面隔离,减小地震动对桥梁的传递,从而达到降低动力响应的目的。
常见的隔震技术包括橡胶隔震、液体隔震和摩擦隔震等。
2.3 控制优化设计通过对减振隔震控制的组合应用,可以进一步优化桥梁的抗震性能。
通过对桥梁结构的动力响应进行仿真分析和优化设计,可以选择合适的减振隔震控制方案,提高桥梁的抗震性能。
3.桥梁抗震优化设计实例以下是一个桥梁抗震优化设计的实例。
在地震动输入模拟中,采用某地某方向的地震动记录进行模拟,得到基底地震动输入。
通过有限元软件对桥梁结构进行动力分析,得到桥梁结构在地震中的动力响应。
在减振控制方面,结合桥梁结构的特点和施工条件,选择了某种减振器件进行应用。
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地震灾害对铁路桥梁的影响及其抗震设计与减隔震控制研究李龙安<中铁大桥勘测设计院有限公司教授级高工,湖北武汉 430050)摘要:通过汶川大地震的多座典型桥梁的震害,分析了此次大地震对公路桥梁破坏重而对铁路桥梁破坏较轻的机理,根据铁路桥梁的结构特点,从铁路桥梁的抗震概念设计、抗震计算设计、抗震构造设计等三个方面着手,提出了铁路桥梁各设计阶段应有主辅之分的抗震设计思想,指出了减轻铁路桥梁震害的有效途径之一是采用减隔震控制技术。
关键词:铁路桥梁震害;抗震设计;减震控制技术;隔震控制技术;研究1 概述2008年5月12日四川汶川发生8级强烈地震,作为灾后救援的生命线工程——道路桥梁工程遭到全面破坏,使救援部队不能按时到达灾区第一线,给国家、社会和人民的生命财产带来了巨大损失。
此次大地震虽过去了将近两年,但反思这次特大地震,再一次给我们铁路工程建设者敲响了警钟,铁路桥梁工程的安全及抗灾能力,直接关系到人民生命和财产的安全,建设者必须重视,作为建设工程的重要参与者——广大的设计人员更应高度重视。
通过汶川大地震的多座典型桥梁的震害,分析了此次大地震对公路桥梁破坏重而对铁路桥梁破坏较轻的机理,根据铁路桥梁的特点,从铁路桥梁的抗震概念设计、抗震计算设计、抗震构造设计等三个方面出发,提出了铁路桥梁在不同设计阶段的设想:工可研究阶段的抗震设计应以概念设计为主,计算和构造设计为辅;初设阶段的抗震设计应以计算设计为主,构造设计为辅;施工图设计阶段的抗震设计则主要以构造设计为主,计算设计为辅。
指出了减轻铁路桥梁震害的有效途径之一是采用减隔震技术。
2汶川大地震的桥梁震害2.1 公路桥梁的震害汶川大地震中,作为灾后救援的生命线工程——道路桥梁工程遭到全面破坏。
但公路桥梁和铁路桥梁的破坏程度有所不同,破坏部位也有差别。
公路桥梁的震害主要是:<1)落梁:连续梁和简支梁落梁桥例:都汶高速庙子坪大桥落梁的一孔是在伸缩缝的位置,其他几孔50m简支T梁破坏主要是挡块被剪切破坏,见图2-1。
<2)拱桥破坏:从破坏现象看,因落梁或者拱腿断裂所致桥例:彭州小鱼洞大桥的破坏,见图2-1。
<3)移位:支座滑动和梁体滑移桥例:见图2-1。
<4)碰撞破坏:梁与梁之间、梁与挡块之间的碰撞导致伸缩逢和挡块的破坏桥例:见图2-1。
<5)墩台破坏:墩柱、节点和桥台的破坏桥例:见图2-1。
图2-1 公路桥梁的震害图2.2铁路桥梁的震害据成都铁路局初步统计, “5.12”汶川大地震,共有270余座铁路桥开裂及支座破坏,经过临时处理后运行,严重影响铁路运营速度。
铁路桥梁的震害主要是:<1)支座破坏支座螺栓被剪断、被拔出;支座限位装置破坏;辊轴支座上、下摆错位,见图2-2。
<2)墩台破坏墩身出现贯通的环状裂缝;墩身混凝土局部崩裂;桥墩侧倾移位;桥台移位等,见图2-2。
<3)落梁本次地震引发的铁路桥梁落梁较少,见图2-2。
图2-2铁路桥梁的震害图3汶川大地震的桥梁震害机理分析3.1 “5.12”汶川大地震的特点“5.12”汶川大地震有如下特点:<1)震级很高<8级);<2)地震动峰值加速度大<震中区高达1.6g);<3)影响范围广<主震区长约300公里,宽约30~40公里);<4)生命财产损失惨重<死亡和失踪人数近9万人,经济损失超过10000亿人民币。
其中四川省灾区公路受损2.2万公里,国省干线公路3391公里受损桥梁902座)。
3.2“5.12”汶川大地震的桥梁震害机理分析“5.12”汶川大地震的桥梁震害特点分析如下:(1)公路桥梁震害重,铁路桥梁震害轻铁路桥梁与公路桥梁相比:前者活载重,后者活载轻,由此决定了铁路桥梁的列车活载占整个桥梁的荷载比例较大,再加上列车的车桥振动的影响,有安全性和舒适性的硬性要求,因此,铁路桥梁的桥墩往往设计得“又粗又大”,基础“又深又宽”;反观公路桥梁,由于其活载占整个桥梁的荷载比例较小,相比较而言的是其桥墩的设计往往是“又细又小”,基础是“又浅又窄”。
基础的深浅,直接导致地震波的输入的大小,基础越深,越接近“基岩”,输入到结构上的地震动峰值加速度相对较小,基础越浅,越接近地表,输入到结构上的地震动峰值加速度是经过放大了的,比基岩处的要大。
公路桥梁桥墩和基础的易损性和输入较大的场地地震动参数的实际情况,决定了公路桥梁在地震作用下的危害性较大;相对地,铁路桥梁桥墩和基础的特点,导致其抗震性能的提高,再加上输入较小的场地地震动参数的实际情况,因此,铁路桥梁在地震作用下的危害性相对较小。
(2)桥梁的震害具有明显的方向性此次汶川大地震,造成了震中区大量的公路桥梁的破坏,而地处震中区的广岳铁路也未能幸免,可见,在地震震中区,由于场地的地震波能量巨大,无论什么结构均要受到严峻的考验,都要发生较大地破坏;但与断裂带几乎平行的成绵高速公路和广绵高速公路上的公路和铁路桥梁的震害并不十分严重,与成绵高速和广绵高速几乎平行的宝成铁路线上的铁路桥梁震害,除了部分铁路桥梁的支座出现损坏外,其余的部位受损情况并不十分严重,因此此次汶川大地震的地震具有明显的方向性。
(3)地震次生灾害山体滑坡和崩塌对沿溪沿河的桥梁损害较大。
此次汶川大地震的次生灾害主要是山体滑坡和崩塌,巨大的滑坡体和崩塌的岩石摧毁建于沿溪沿河的众多桥梁,乃是这次发生在大山深处的汶川大地震的桥梁震害特点之一。
4地震动峰值加速度较高地区的铁路桥梁抗震设计的启示与建议现阶段,虽然铁路桥梁与公路桥梁的抗震设计规范有一些不同,但铁路桥梁和公路桥梁的抗震设计的基本理论是相同的。
在铁路桥梁的设计阶段,一般包括预可研究、工可研究、初步设计、施工图设计等几个阶段,2006年之前,铁路桥梁的抗震设计主要依据《铁路工程抗震设计规范》<GBJ111-87)<以下简称《87铁工震规》或老规范),在2006年12月1日之后,铁路桥梁的抗震设计主要依据《铁路工程抗震设计规范》<GB 50111-2006)<以下简称《06铁工震规》或新规范)。
“震害是最好的老师”,从此次汶川大地震的震中区的桥梁震害,我们得到了诸多的启示和值得进一步关注的主要问题。
4.1在工可研究阶段强化抗震概念设计,选择合理的桥位和桥型铁路桥梁工程可行性研究阶段,主要是解决桥位问题,同时也要考虑桥型问题,那么,在地震动峰值加速度较大的地区,对桥位和桥型究竟如何考虑?是摆在设计人员面前的一个重要问题。
从汶川大地震的桥梁震害,我们得到如下的启示和建议:<1)在工可阶段应强化抗震概念设计铁路桥梁的抗震概念设计包括正确的桥位场地选择、合理的结构选型和布置、恰当的结构体系的采用。
<2)桥位场地的选择要基于桥址处场地的地质和地形条件,高山峡谷地区的桥梁要注意大地震后的次生灾害山体的滑坡、崩塌和泥石流;基础应建在岩石或坚硬的冲积层上。
<3)合理的结构选型和布置由于弯坡桥梁使地震反应复杂化,桥轴线尽可能设计成直线;简支梁容易落梁,桥面应是连续的,尽可能少用伸缩缝;或设置防落梁装置;桥跨应尽量布置成小跨径;桥台和桥墩应与桥轴线垂直。
(4)恰当的结构体系的采用结构体系的合理与否,直接关系到结构各部位的地震作用大小,理想的桥梁结构应是越简单和越规则越好,传力途径要短,受力要简明。
4.2在初步设计阶段强化抗震计算设计,确定合适的设防标准和验算准则铁路桥梁初步设计阶段,主要是解决桥型方案问题,那么,在地震动峰值加速度较大的地区,对结构的抗震性能究竟如何确定?也是摆在设计人员面前的一个重要课题。
从汶川大地震的桥梁震害,我们得到如下的启示和建议:4.2.1铁路桥梁的抗震设防标准4.2.1.1 铁路桥梁的抗震设防标准的概念铁路桥梁的抗震设防指为使桥梁工程在地震作用下能按设计要求实现预定功能所采取的防御措施,而桥梁的抗震设防标准即:桥梁按照规定的可靠性要求和技术经济水平所确定的抗震技术要求,一般由设计地震动参数及建筑使用功能的重要性确定。
抗震设防标准是衡量结构抗震设防要求高低的尺度,直接关系到桥梁结构的安全度和工程造价的大小,是不能回避的问题。
4.2.1.2 建筑的抗震设防重要性类别建筑的抗震设防类别重要性的划分,是按建筑物对社会、政治、经济和文化影响程度来划分的,参照《建筑工程抗震设防分类标准》(GB 50223-2008>的第3.0.2条和第3.0.3条<均为强制性条款),建筑根据其使用功能的重要性按表4-1进行归纳分类。
表4-1 各类建筑按其使用功能的抗震设防重要性的分类,应按要求,其值应按批准的求;当=0.4时,应按>0.4当,应按求。
的要求。
得小于从表4-1可以看出:由建筑重要性确定的抗震设防类别决定了建筑抗震设计采用的地震作用大小和应采用的抗震措施的等级,并且地震作用随抗震设防类别的不同可在设计基本地震加速度值的基础上成倍增大<如甲类)。
由《建筑工程抗震设防分类标准》(GB 50223-2008>的 5.3.7条知,城镇交通设施的抗震设防类别规定如下:★在交通网络中占关键地位、承担交通量大的大跨度桥应划为特殊设防类<甲类);★处于交通枢纽的其余桥梁应划为重点设防类<乙类)。
在参考文献<3)中:按桥梁重要性类别规定了年限,根据这个年限和给定的超越概率,可确定相应重要性类别的设计地震动参数,一般地,对重要性类别为丙类的建筑,取=50年;乙类的建筑,取=100年;甲类的建筑,取=200年。
考虑到目前我国的经济水平,同时也考虑到参考依据<3)中“是由桥梁重要性类别规定的年限”,与桥梁设计规范中的“桥梁结构设计基准期”不完全一致。
参考国内外同类型桥梁的抗震设防标准,本文将特大桥由“甲类”建筑降为“乙类”建筑进行抗震设防;将大中小桥结构为“乙类”建筑降为“丙类”建筑进行抗震设防。
故本文建议如下:铁路大桥主桥的抗震设防地震的概率水平:小震<多遇地震)为100年超越概率63.2%,中震<常遇地震)为100年超越概率10%,大震<罕遇地震)为100年超越概率3%;铁路大桥引桥的抗震设防地震的概率水平:小震<多遇地震)为50年超越概率63.2%,中震<常遇地震)为50年超越概率10%,大震<罕遇地震)为50年超越概率2%,铁路桥梁的抗震设防标准见表4-2。
表4-2铁路桥梁抗震设防标准依据《06铁工震规》的第3.0.3条,铁路桥梁在不同地震动水准下的抗震设防目标见表4-3。
表4-3铁路桥梁主桥和引桥结构抗震设防目标4.2.2铁路桥梁的抗震验算准则4.2.2.1铁路桥梁的抗震规范的验算内容在《06铁工震规》中提到铁路工程应按多遇地震、设计地震、罕遇地震三个水准进行抗震设计。