地震下抗震桥梁的反应
多维地震动作用下隔震桥梁结构的地震响应分析
√＝１２３ ，，
（） ９
ｃ Ｊ
ｆ
．
位 ｆ刚塑
睦
Ｉ
根据傅立叶变换和逆变换得系统在多维地震动输入 下各分量的相对位移反应为
“（）＝｛ ｝ ｔ ，ｔ Ｐ （） ｑ （０ １）
Ｉ
』 ｑ
ｆ
图 ２ 隔震层滞 变恢 复力模 型
Ｆ ｇ ２ Ｈｙ ｔｒ ｓｉ ｄ ｌ ｆｉｏａｉ ｎ ｌｙ ｒ ｉ． ｓｅ ｅ ｔ ｍｏ ｅ ｌｔ ａ ｅ ｃ ｏ ｓ ｏ
Ｑ ｕｉ （ ，）＝Ｎ ｋ ｔ ａｕ＋Ｎ １ ）ｘｓ （ ） （ 一 ｋ。 ｎ ｉ ｇ ｔ
（） ２
上式及图２中， Ｎ为隔震元件的总数； 、 ｋｃ分别 Ｑ 、， ｔ
二刚度系数．
屈服力 、 初始弹性刚度和第 本文探讨用频域法对隔震层为双线性滞变特性的隔震桥 为每个隔震元件的屈服位移、 将（） ２式代入 ， 则方程（） １可化为
计 算结果显 示 了分析 方法的有 效性 ．
关 键 词 ：多维 地 震 动 ；非 线性 随机 响 应 ；隔震 桥 梁 中 图分 类号 ： Ｕ３ ２ Ｔ ５ 文献标识码 ： Ａ
实际地震时的地面运动包括 ６个分量 ：个平动分量 ３ 和３ 个扭转分量． 结构和构件的作用是空间的， 将结构简 化成平面模型并只考虑单向或双向地震动作用的分析， 不 能全面准确地反映结构地震反应的本质． 对隔震桥梁结构 地震作用的反应分析， 国内外 的研究多数集中在平面结构 模型上， 结构本身的空间特性及输入地震动的多维性等尚
有待深入研究．
隔震结构研究中地震反应的控制 已成为 目前研究的
热点之一 ．Ｗｉｏ 等在 Ｓ Ｓ 方法的基础上， ｌｎ ｓ ＲＳ 提出了考
图 １ 单 质点模型
地震作用下桥梁动态响应分析
地震作用下桥梁动态响应分析地震是一种破坏力极大的自然灾害，对桥梁等基础设施的安全构成严重威胁。
桥梁作为交通运输的关键节点，其在地震作用下的动态响应特性直接关系到人员生命和财产安全。
因此，深入研究地震作用下桥梁的动态响应具有重要的理论和实际意义。
一、桥梁在地震中的受力特点桥梁在地震作用下主要受到水平地震力和竖向地震力的影响。
水平地震力通常是导致桥梁结构破坏的主要因素，它会使桥梁产生水平位移、弯曲变形和剪切破坏。
竖向地震力虽然相对较小，但在某些情况下也可能引起桥梁的墩柱破坏、支座失效等问题。
此外，地震波的传播特性也会对桥梁的受力产生影响。
地震波包括纵波、横波和面波，它们的传播速度和振动方式不同，使得桥梁在不同部位受到的地震作用存在差异。
例如，面波在地表附近传播，其能量较大，对桥梁基础的影响较为显著。
二、桥梁结构对地震响应的影响1、桥梁的类型和跨度不同类型的桥梁（如梁桥、拱桥、斜拉桥等）在地震作用下的响应有所不同。
一般来说，梁桥的结构相对简单，但其跨度较小，在地震中的变形能力有限；拱桥具有较好的抗压性能，但对水平地震力的抵抗能力相对较弱；斜拉桥由于其复杂的结构体系，地震响应较为复杂，需要进行详细的分析。
桥梁的跨度也是影响地震响应的重要因素。
跨度越大，桥梁的自振周期越长，与地震波的共振可能性就越大，从而导致更大的地震响应。
2、桥墩和桥台的形式桥墩和桥台是桥梁的重要支撑结构，它们的形式和尺寸对地震响应有显著影响。
实心桥墩的抗弯和抗剪能力较强，但在地震作用下容易产生较大的内力；空心桥墩则具有较好的延性，但在强震作用下可能发生局部屈曲。
桥台的类型（如重力式桥台、轻型桥台等）也会影响桥梁与地基的相互作用，进而改变地震响应。
3、支座和伸缩缝支座是连接桥梁上部结构和下部结构的关键部件，其力学性能直接影响桥梁在地震中的变形和受力。
常见的支座类型如板式橡胶支座、盆式支座等，它们在地震中的滑移和变形特性不同，会导致桥梁的地震响应有所差异。
桥梁结构地震反应分析
g / 1 达到最大值 共振
2.方程的特解II——冲击强迫振动
地面冲击运动：
xg
(
)
x0g
0 dt dt
对质点冲击力：
P
mxg 0
0 dt dt
质点加速度（0～dt）：
a
P m
xg
dt时刻的速度：
V
P m
dt
xg dt
dt时刻的位移： d 1 P (dt)2 0 2m
4.1 概述
1.基本概念：
地震作用——地震引的结构振动，在结构中产生动力荷载效 应（内力、变形等），属于间接作用。地震作用是建筑抗震 设计的基本依据，取决于地震强弱、场地、结构动力特性等。
地震作用效应——地震作用在结构中产生的内力和变形。
结构动力特性——结构固有的动力性能，如自振周期、阻尼、 振型等。
C —— 阻尼系数
＊弹性恢复力 ——由结构弹性变形产生
f r kx k —— 体系刚度
力的平衡条件：
fI fc fr 0
mx cx kx mxg
令 k c
m
2m
x 2x 2 x xg
二、运动方程的解
自由振动：在没有外界激励的 情况下结构体系的运动
1.方程的齐次解——自由振动
M
g (t) (t)
kH
g max
g
定义为水平地震系数， 根据抗震设防烈度选用
g (t)
图 4.11
单质点体系示意图
g
max
g max
为动力放大系数，根据选定的反应谱曲线 及体系的自振周期确定
规范中，还引入综合影响系数 Cz ，以考虑结构的延性耗能作用，则
P Cz kH . W
多维地震作用下隔震桥梁地震反应(Ⅱ)——理论分析与试验结果比较
关于 铅芯 橡胶 支座 隔 震桥 梁 地 震 反应 研 究 已做 了 很 多 工作 。Ｇ ｏ ａａ ｎ ｌ ｌ 虑 下 部 结 构 屈 服 ， ｈ ｂｒｈ ａ ｄ Ａｌ ＿考 一
座三 跨 隔震桥 和非 隔震 桥 的地 震 反 应 。Ａ ｅ等 使 用 ｂ １９ ９ ５年 Ｋ ｂ ｏｅ地震 的地 震 时程 记 录 ， 研究 了隔震 桥 梁在 地 震作 用 下 的性能 。Ｐ ｇ ｉｉ ａｎｎ 等 使 用 等价 线性 化 方法 对 铅 芯橡 胶支 座和滞 后 耗 能器 组 成 隔 震 系统 的三 跨 连
东 生等 在输 入多 条具 有相 同反应 谱 和 时域 内强 度包
线形 状 相似 的 地 震 波 的 条 件 下 ， 铅 芯 隔震 支 座 桥 梁 对
进行 了非线 性 时 程 分 析 ， 得 了铅 芯 隔震 桥 梁 地 震 反 获 应 的离 散性 很 大 、 最 大 响应 对 地 震 动 输 入 时程 十 分 其 敏感 的认识 。王 丽等 也利 用 非线 性 水 平 和转 动 弹 簧 分别 来模 拟减 、 隔震支 座 和桥 墩 延性 的非 线 性行 为 ， 分 析 了铅 芯橡 胶 支 座 隔 震 桥 梁 的 减 震 性 能 ， 讨 论 了铅 并 芯橡 胶支 座在 桥 墩 线 性 范 围 内时 的 减 震 效 果 ， 步研 初 究 了屈 服强度 和 屈服 比对 隔震效 果 的影 响 。
验 研究 了一个 中 问柔 性 墩 的两 跨 连 续 桥 梁 的 反应 ， 分 析 了桥 墩柔 性 对 隔 震 桥 梁 反 应 的影 响 ， 而 没 有 考 虑 然
地震 反应 方 程及 求 解 方 法 ； 通 过 隔 震 连 续 梁 桥 结 构 并 模型 振动 台试 验证 实所 建 立 双 向多 自由度 计 算模 型 的 合理性 和在多 维地 震作 用 下 考虑 铅 芯橡 胶 支 座 两水 平
桥梁结构第4章 桥梁结构地震反应的分析方法
③ C类：应满足相关构造和抗震措施的要求，不需进行抗震分 析和抗震验算。
3）乙、丙和丁类桥梁的抗震设计方法应按表4-6选用。
4.1.2 设计反应谱
1）水平设计加速度反应谱
① 《公路桥梁抗震设计细则》规定
Smax
(5.5T
0.45)
S Smax
Smax
(Tg
/T)
Smax 2.25CiCsCd A
T 0.1s 0.1s T Tg T Tg
Cd
1
0.05 0.06 1.7
0.55
② 《城市桥梁抗震规范》规定
0.45Smax 2 Smax S 2Smax (Tg / T )
3）抗震设防标准
《公路桥梁抗震设计细则》规定，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度地区的B 类、C类、D类桥梁，可只进行抗震措施在不同抗震设防烈度下的抗震设防措施等级按 表4-2确定。
第4章桥梁结构地震反应的分析方 法
• 学习目标和要求 了解桥梁结构地震反应分析的基本方法，掌握《公路桥 梁抗震设计细则》及《城市桥梁抗震设计规范》有关 规则桥梁的抗震计算方法。
掌握桥梁结构抗震反应的规范分析方法中桥梁地震反应 计算要点以及等效振型刚度、等效振型质量等基本概 念
4.1 桥梁结构地震反应的规范分析方法 4.2 规则桥梁的地震反应简化分析
1）甲类桥梁抗震措施，当地震基本烈度为6～8 度时，应符合 本地区基本地震烈度提高一度的要求，当为9 度时，应符合比 9 度更高的要求。
地震对桥梁各部结构的破坏
土木1103班谢立忠111120107（06）地震对桥梁的影响一、地震对桥梁的危害桥台的震害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。
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，又相互作用，土体本身在地震中会产生液化、震陷破坏。
桥墩震害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，其次还有桩柱因埋入深度不够等原因遭受破坏。
落梁震害落梁是桥梁最严重的震害现象。
地震时梁与桩柱发生位移，两岸桥台往河心滑移，引起岸坡滑移破坏。
对于钢筋混凝土梁式桥，地震时该桥活动支座上的梁均从支座上脱落，固定支座钢板焊接缝均被破坏，桥墩压碎。
不良基础导致桥梁破坏地震中大部分桥梁倒塌都是由于地基失效和砂土液化造成的，砂土液化通常指饱和粉细砂，在地震作用下失去抗剪能力，变为流动状态。
地基失去承载力，使得位于上部土层的桥墩倾斜、滑移。
支座破坏支座在桥梁结构中是一个非常重要的部分。
桥梁的桥身并不是直接架放在桥墩上，必须安装防落梁支座，用来防止地震时位移过大而造成落梁。
支座破坏是桥梁上部结构中最常见的一种破坏现象，相邻梁互相碰撞或梁的纵、横向位移，大多数都是以支座破坏为前导，强震时支座受到很大剪力和变形，这是桥梁上部就会脱离支座，产生落梁现象。
二、桥梁防震措施隔震支座法隔震支座法是在抗震应用的较为广泛的方法。
这种方法是通过增加结构的柔性和阻尼来减小桥梁的地震反应的。
采用减、隔震支座在梁体与墩、台的连接处，通过设计或是应用新材料来实现结构柔性和阻尼的增加。
可以有效的减小墩、台所受的水平地震力，从根本上减小了地震的影响，提高了桥梁的抗震性能。
利用桥墩延性桥墩的延性是抗震设计中可以加以利用的特点。
由于桥墩自身是具有延性的，将这一性质加强。
在强震时，这些部位形成的稳定延性塑性铰可以产生弹塑性变形，这样变形将延长结构的周期同时耗散地震的能量。
利用桥墩自身加强的延性，将地震力通过限度内的塑性变形渐渐分散，是在桥梁设计中比较容易实现的抗震方法。
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。
液化场地简支桥梁体系地震反应与抗震性态分析
液化场地简支桥梁体系地震反应与抗震性态分析液化场地是指土壤在地震力作用下失去原有的固结结构，土体颗粒间的胶结力较弱，从而导致土壤呈现液态流动的状态。
在液化场地中存在诸多地震风险，因此对于液化场地上的简支桥梁体系的地震反应与抗震性态进行分析和评估具有重要意义。
液化场地对桥梁体系的地震反应会导致以下几方面的影响：1.桥梁的动力性能下降：液化场地的土体刚度降低，会使桥梁的共振频率降低，从而导致桥梁在地震作用下的动力响应增大。
2.地震动输入的不确定性增加：液化场地的地震动输入的频谱特性可能发生改变，地震动的频率内容可能增加，因此对液化场地上桥梁体系的地震动输入要进行充分考虑。
3.土壤侧向液化引起的侧移位：液化场地的土体容易出现失稳和液化，会引起桥墩的侧向液化和侧移，进而导致桥梁结构破坏或失稳。
为了对液化场地上的简支桥梁体系的地震反应与抗震性态进行分析，需要进行以下几方面的研究：1.土壤动力特性研究：对液化场地进行室内和现场实验，获取土壤的动力特性参数，包括固结指数、动力刚度、阻尼特性等。
2.液化潜能分析：根据现场勘测和土壤试验数据，开展液化潜能分析，确定液化场地上的土层对地震作用的响应特点和潜在液化情况。
3. 地震动输入分析：对液化场地上的桥梁体系进行有效波动输入的确定，考虑地震动的频率内容和Ricker波的主要周期，进行地震动输入的合理化处理。
4.桥梁体系的受力性态分析：根据桥梁结构的几何形状、材料属性、地震动输入等条件，进行桥梁体系的动力响应分析，包括自振频率、振型、位移和应力的计算。
5.桥梁结构的抗震性能评估：将桥梁结构的受力性态与设计要求进行对比，评估桥梁结构的抗震性能是否满足要求，确定是否需要采取抗震加固措施。
通过上述分析和评估，可以对液化场地上的简支桥梁体系的地震反应与抗震性态进行有效的评估和改进设计，提高桥梁结构的抗震能力和安全性。
同时，也对液化场地上的其他工程项目的地震反应和抗震性态分析具有一定的借鉴和参考价值。
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。
近断层地震动下设置brb的双向减隔震桥梁地震反应
摘 要：在近断层地震动下桥梁结构将发生较大反应，减隔震设计是减轻地震损伤的重要手段。提 出了在桥梁双柱墩横桥向设置防屈曲支撑（ＢＲＢ），在纵桥向设置铅芯橡胶支座（ＬＲＢ）的双向减隔震 体系。利用 ＭｉｄａｓＣｉｖｉｌ软件建立 ３种不同减隔震方式的桥梁结构模型：ＬＲＢ仅单向，ＬＲＢ双向与 ＬＲＢ联合 ＢＲＢ，运用非线性时程分析方法计算了桥墩反应（墩顶侧移角、残余位移角和曲率延性）、 ＬＲＢ支座变形和 ＢＲＢ的耗能特性等。结果表明：在近断层地震动输入下联合设置 ＬＲＢ和 ＢＲＢ的双 向减隔震桥梁减震效果明显，相比其它 ２种方式，能有效降低墩柱的塑性变形及起到保护桥墩的作 用。在横桥向，桥墩最大侧移角、残余位移角和最大曲率延性系数都显著降低。 关键词：桥梁；近断层地震动；双向减隔震；防屈曲支撑（ＢＲＢｓ）；铅芯橡胶支座（ＬＲＢｓ） 中图分类号： 文献标识码：Ａ
ＳｅｉｓｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｉｓｏｌａｔｉｏｎｂｒｉｄｇｅｓｕｓｉｎｇＢＲＢｓ ｕｎｄｅｒｎｅａｒｆａｕｌｔｇｒｏｕｎｄｍｏｔｉｏｎｓ
ＬＩＵＺｉｚｈｏｕ，ＷＡＮＧＤｏｎｇｓｈｅｎｇ，ＣＨＥＮＬｅｉ，ＴＯＮＧＬｅｉ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌａｎｄＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００４０１，Ｃｈｉｎａ）
第 ３６卷，第 ２期
世 界 地 震 工 程
２０２０年 ４月
ＷＯＲＬＤＥＡＲＴＨＱＵＡＫＥＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
文章编号：１００７－６０６９（２０２０）０２－０１５５－０８
Ｖｏｌ．３６，Ｎｏ．２ Ａｐｒ．２０２０
近断层地震动下设置 ＢＲＢ的双向 减隔震桥梁地震反应
刘子舟，王东升，陈 磊，童 磊
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
地震作用下公路桥梁工程设施的破坏机理与加固措施
地震作用下公路桥梁工程设施的破坏机理与加固措施地震是地球上常见的自然灾害之一，给人们的生命和财产造成巨大损失。
公路桥梁作为交通运输的重要组成部分，一旦遭受地震影响，会引起桥梁结构的破坏和功能的丧失，从而影响交通的正常运行。
因此，深入研究地震作用下公路桥梁工程设施的破坏机理以及有效的加固措施，对于提高桥梁结构的抗震能力和减少地震灾害的影响具有重要意义。
首先，我们来探讨地震作用下公路桥梁工程设施的破坏机理。
地震震源能量释放后，地震波将传播到桥梁结构中，桥梁的抗震能力直接受到地震波的影响。
公路桥梁的破坏机理主要包括四个方面：1. 桥梁结构的动力响应：地震波的振动会使桥梁产生横向、纵向和扭转等多个自由度的振动，引起结构的动力响应。
这种响应可能导致桥梁产生位移、应力和变形等，如果超过了结构的承载能力范围，就会引发破坏。
2. 支座和墩台的破坏：地震波会使桥梁支座和墩台产生振动，长时间的振动作用下，支座和墩台的基础土体可能发生液化或失稳现象，导致桥梁支撑体系的破坏。
3. 桥梁构件的损伤：地震波的振动会引起桥梁各个构件的相互碰撞和摩擦，从而损伤构件的连接点和材料，降低构件的强度和刚度。
4. 地质灾害的影响：地震往往伴随着地质灾害，如山体滑坡、土石流等，这些地质灾害会直接影响桥梁的结构完整性和稳定性。
针对地震作用下公路桥梁工程设施的破坏机理，我们可以采取一系列加固措施来提升桥梁的抗震能力和减少地震灾害的影响。
1. 构造设计的考虑：在桥梁的构造设计中，应充分考虑地震荷载的作用，选用适当的结构形式和材料，并进行合理的强度、刚度和稳定性计算。
2. 增加结构的抗震能力：可以通过增加桥梁的自重和地基的基准强度，提高桥梁的承载能力和抗震能力。
可以采用增加墩台和桥面板的厚度，增加桥墩的数量和高度等措施，以增加桥梁结构的刚度和稳定性。
3. 使用抗震材料和技术：采用抗震设备、抗震支座和减震器等材料和技术，可以有效减小桥梁受地震波作用的振动幅度，降低结构的损伤程度。
地震对桥梁的危害、抗震措施及结构振动控制
提 高桥 梁的抗震 能力。国 内外多次地震 经验 证明 ， 只要 桥 梁能满足 场地有利 、 结构合理 、 整体性 强、 工质 量 良好 施
和措施得 当， 一般均能提 高桥梁结构 的抗震 防灾能力。 关键词 ： 地震 ； 梁震 害； 桥 抗震措施
中图分类号 ： ４ ２５ Ｕ ４ ． ５
文献标识码 ： Ｂ
第 １ 期 １
北 方 交 通
・ ９・ ５
地 震 对 桥 梁 的 危 害 、 震 措 施 及 结 构 振 动 控 制 抗
刘 春 ， 长宏 ， 刘 宋俊杰
１８０ ） １０ ０ （ 中国华 西工程设计建设有限公 司大连分公 司， 大连 摘
要 ： 对桥 梁在地震 中暴露 出来的薄弱环 节 ， 过慎 重选择桥 位 ， 对结构 的薄弱部 位予 以局 部加 强， 针 通 并 来
地震对桥梁 的危害与结构型式 （ 包含 动力特性
因素） 体 系 布置 以及 抗震 构造等 有着很 大关 系。 、
另外 ， 桥梁的震害在很大程度上还取决 于桥址 的地
基 条件 。
由石砌或素混凝土修建的桥墩 ， 多从施工缝开 始断裂直至墩身被剪掉。此外 ， 位于斜 坡上 的桥墩
因受斜 向土压力 的作 用会 在墩身 与锥 坡交 界处被 水 平 剪断 。 对 城市 高架 桥 、 交桥 ， 立 因桥 墩破坏 而导 致落梁 的震 害 较 为 普 遍 。 在 美 国 洛 马 ・普 里 埃 塔 地 震 （９９年 １ １８ ０月 １ ７日， ７ ０震 中烈度 ８度 ） ， Ｍ ．， 中 最严 重 的震 害是 一座 长 ８０ 的双 层 高架 桥 的 上层 公路 ０ｍ 桥 面 因柱体 断裂 而 塌落 在 下 层 桥 面上 ； 美 国诺 斯 在 雷 奇地 震 （９４年 １ １ １９ 月 ７日， ． ， 中烈度 ９度 ） Ｍ６７ 震 中 ， ７座 桥 梁 （ 括 一 座 立 交 枢 纽 ） 到 严 重 震 有 包 遭
地震对桥梁的危害
地震对桥梁的危害 当地震波遇到⼟质松软的盆地地形时，所发⽣的扩⼤效应称为共振现象。
共振现象会使建筑物摇晃的更厉害。
那么你知道地震对桥梁有哪些危害吗?下⾯是店铺为你带来的地震对桥梁的危害，⼀起来看⼀看吧。
地震对桥梁的危害 浅谈地震对桥梁的危害及防治摘要强烈地震时，公路桥梁将遭受严重的破坏，为了减轻地震造成的损失，要求地震区的桥梁在抗震、防震⽅⾯贯彻预防为主的⽅针。
本⽂针对地震对桥梁的危害及防治进⾏详细阐述。
对现有的桥梁要做好防震加固⼯作，新建的桥梁要从设计上采取措施，并应进⾏抗震强度和稳定性的验算，以适应抗震的要求。
1 、地震引起的桥梁病害地震对桥梁的破坏常指由于地震波传播到地基引起桥梁震动，对桥梁结构及附属设施造成的损坏。
地震引起常见损坏如下。
1.1 墩台下沉和位移在砂性⼟和软黏⼟地区，地震使⼟的抗剪⼒⼤幅度降低，从⽽降低了⼟的承载⼒，导致墩台⼤幅度下沉。
构造地裂缝使墩台产⽣⽔平、竖直、倾斜变形。
1.2 砂⼟液化、地基和岸坡滑移砂⼟液化、地基失效和岸坡滑移也将导致桥梁⼤幅度破坏乃⾄倒塌，如裂缝、落梁等。
2、桥梁震害的基本规律 2.1 ⾼烈度震害⽐低烈度震害严重 地震的简介 地震具有⼀定的时空分布规律。
从时间上看，地震有活跃期和平静期交替出现的周期性现象。
从空间上看，地震的分布呈⼀定的带状，称地震带，主要集中在环太平洋和地中海—喜马拉雅两⼤地震带。
太平洋地震带⼏乎集中了全世界80%以上的浅源地震(0千⽶～70千⽶)，全部的中源(70千⽶～300千⽶)和深源地震，所释放的地震能量约占全部能量的80%。
震级 震级是指地震的⼤⼩，是表征地震强弱的量度，是以地震仪测定的每次地震活动释放的能量多少来确定的。
震级通常⽤字母M表⽰。
我国⽬前使⽤的震级标准，是国际上通⽤的⾥⽒分级表，共分9个等级。
通常把⼩于2.5级的地震叫⼩地震，2.5-4.7级地震叫有感地震，⼤于4.7级地震称为破坏性地震。
震级每相差1.0级，能量相差⼤约30倍;每相差2.0级，能量相差约900多倍。
桥梁结构地震反应分析
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Pushover 法的计算步骤如下：
① 假定一个适当的、沿高度分布的侧向荷载模式； ② 按荷载增量法进行结构非线性分析，直至结构到达最终位移限值。增量形式的非线性平衡方
程可以写成：
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• 桥梁抗震设计，首先要解决桥梁结构地震反应的计算问题。地震地面运动作为动态作用，其
引起的桥梁结构反应遵循一般的结构动力学原理。但由于地震地面运动有别于一般的动力荷 载，地震地面运动作用下桥梁结构的动力反应分析必然有它的特殊之处。
• 桥梁结构地震反应分析方法可分为解析法和数值法两类。解析法建立在对结构充分简化的基
m x cx k x0
2 k, c m 2m
x2 x2x0
阻尼比
无阻尼圆频率
1 时
x(t)e t (x0codts x 0x0 sid n t) d
20
2.单自由度体系受迫振动
m
P(t)
P(t)
x(t)
t
t t
将荷载看成是连续作用的一系列冲量，求出每个冲量引起的位移后将这 些位移相加即 为动荷载引起的位移。
础之上，从目前规定的分析方法来看，普通简支梁桥和拱桥的地震力计算方法仍是基于解析 法。
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• 解析解：一种包含分式、三角函数、指数、对数等基本函数的解的形式。用来求解析解的方
法称为解析法〈analytic techniques、analytic methods〉。解析法即常见的微积分技巧，如 分离变量法等。解析解为一封闭形式〈closed-form〉的函数，对任一独立变量，将其带入解 析函数可求出精确的相依变量。
地震对桥梁结构的影响与对策
地震对桥梁结构的影响与对策地震，这一自然界的强大力量，常常给人类社会带来巨大的破坏和损失。
桥梁作为交通基础设施的重要组成部分，在地震中面临着严峻的考验。
了解地震对桥梁结构的影响，并采取有效的对策，对于保障桥梁的安全和交通的畅通至关重要。
一、地震对桥梁结构的影响1、水平地震力地震产生的水平震动是对桥梁结构最主要的影响之一。
这种强大的水平力会使桥梁的墩柱、梁体等主要构件发生位移和变形。
如果水平力超过了桥梁结构的承载能力，就可能导致墩柱开裂、倾斜甚至倒塌，梁体滑落等严重破坏。
2、竖向地震力虽然竖向地震力相对水平地震力较小，但在某些情况下也不能忽视。
它可能会增加桥梁结构的竖向荷载，导致桥墩的受压破坏，或者使梁体与支座之间产生过大的压力，影响结构的稳定性。
3、地基失效地震可能会引起地基的液化、不均匀沉降等问题。
地基的不稳定会削弱桥梁基础对上部结构的支撑作用，使桥梁整体发生倾斜、下沉甚至垮塌。
4、结构共振桥梁结构具有自身的固有频率，如果地震波的频率与桥梁的固有频率接近，就会发生共振现象。
共振会使结构的振动幅度急剧增大，从而加重结构的破坏程度。
5、构件破坏地震作用下，桥梁的各个构件，如桥墩的混凝土开裂、钢筋屈服，桥梁支座的损坏，伸缩缝的破坏等，都会影响桥梁的正常使用功能。
二、桥梁结构在地震中的破坏形式1、墩柱破坏墩柱是桥梁的主要竖向支撑构件，在地震中容易出现弯曲破坏、剪切破坏和受压破坏。
弯曲破坏表现为墩柱的混凝土开裂、钢筋屈服，墩柱发生较大的弯曲变形；剪切破坏则是墩柱在水平剪力作用下混凝土破碎、钢筋剪断；受压破坏通常是由于竖向荷载过大导致墩柱混凝土被压碎。
2、梁体破坏梁体可能会因为与墩柱的连接失效而发生滑落，或者由于自身的弯曲、剪切变形过大而出现裂缝甚至断裂。
3、支座破坏支座在地震中起到传递荷载和缓冲震动的作用，但其往往容易受到损坏。
常见的支座破坏形式包括支座的移位、剪断、脱落等。
4、基础破坏基础的破坏主要包括桩基础的断裂、承台的开裂以及地基的液化和不均匀沉降等。
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0.10
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0.15 Tb=2 sec Tb=3 sec
0.10
0.15
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图1
桥梁反应图
连续桥梁桥在地震模拟时的桥墩基础剪力， 桥面板加速度和 支座的相对位移关于时间的变化情况在垂向和横向被分别表示 在图 2 中。这个反应列出了考虑和不考虑时双向互相影响的铅 F0 = 芯橡胶支座的恢复力。铅芯橡胶支座的主要参数 T b = 2． 5 s， 0． 05 。表明桥墩的剪力和面板的加速度有明显的减小， 这表明铅 芯橡胶支座在桥梁的抗震设计中是很有效的。支座在桥台和桥墩 不考虑相互影响的垂向峰值位移分别是 15． 53 cm 和 15． 31 cm。相
桥墩响应基础剪力 Wd 桥面板响应加速度
· · · ·
0． 14 之间
0.2
0.5g
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0.4g 0.3g 0.2g 0.1g 50
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1
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2
隔震桥梁的结构模型
支座响应位移/cm
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20 10 0.00 0.05 F0 无相互影响 有相互影响
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30
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隔震系统支撑的连续桥梁采用一般连续梁桥的高度 。 桥梁 的基础包括坚硬的桥台和钢筋混凝土桥墩 。在目前的研究中， 隔
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桥台
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40
桥墩
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0.05 F0
要： 分析研究了支座反力的双向作用下的桥梁隔震反应， 体现了支座反力的双向作用影响， 通过模拟计算分析， 发现支座恢复 力的双向影响对桥梁的隔震影响有不可忽略的影响 。 关键词： 隔震系统， 铅芯橡胶支座， 支座反力， 双向作用 U442． 55 中图分类号： 文献标识码： A 向。6 ） 比如路缘， 扶手墙或者废旧层的刚度是忽略的， 但是它们 的竖直重力是要考虑的 。7 ） 桥梁建筑于结实的土基础或岩石上， RB 是各向同性的， 地震作用完全作用于所有的支撑物上 。8 ） L意味着在垂直方向上的动态属性是相同的 。 另外， 桥墩和桥台的 RB 的力—变形被认为是双线 支撑力都是一样的动态特征 。9 ） L性的， 是以非线性模型为基础的， 这种模型在过去广为应用 。 在上述假设的基础上建立隔震桥梁的相关数学模型 。
3
数据研究分析
Imperial 桥梁 隔 震 系 统 对 地 震 的 反 应 是 运 用 国 外 的 Kobe， Valley 等地震记录情况分别进行模拟分析 。 桥梁系统在垂向和横向的反应量有： 桥墩的基本剪力（ F x 和 Fy ） ， 桥面板中心的绝对加速度（ x 和 y ） ， 还有桥台上和桥墩上 y 分别代 的铅芯橡胶支座的相对位移（ x p 和 y p ） 。 在图 1 中的 x， 表桥梁在垂向和横向的反应 。根据地震时的地面运动， 桥板的绝 对加速度和桥墩的基本剪力都与直接作用于桥梁系统的力成比 例。另一方面， 根据现有研究表明， 支座的隔震频率 Tb 在 2 s 3 s 之间变化， 铅芯橡胶支座的标准屈服级别 F0 在 0． 02 变化。
0.0 50 40 30 20 10 0.00
支座响应位移/cm
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பைடு நூலகம்
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RB 被认为是交替的钢片层和橡胶层组成的 。 LRB 在竖直 震 L方向的刚度很强， 但是在水平方向柔韧。水平的柔韧度和阻尼特 点可以保证设计系统的隔震效果 。 水平的柔韧度可以相对限制 从桥墩传递到上部建筑的地震力 。另一方面， 支撑的阻尼效果可 以消散地震能量， 因此减少了桥梁的设计位移 。 对隔震桥梁的地 震分析考虑做出下列的假设： 1 ） 假定桥梁的结构和墩在地震作用下保持弹性状态 。2 ） 桥 梁层面是直线的， 纵向上用离散的交叉横隔板支撑， 此外， 桥台也 假定为刚性的。3 ） 桥梁的上部建筑和基础看成一个庞大的连接 系统， 并划分为许多分散的小段 。每个相临近的部分段都由节点 连接， 每个节点认为两个自由度 。每段的质量都假设由相邻的两 个节点支撑， 并且节点假设为质点。4 ） 桥墩的基础假定埋置的很 坚固。5 ） 地震表面的水平运动方向认为是桥梁的纵向和横向方
第 39 卷 第 6 期 2013 年2 月 文章编号： 1009-6825 （ 2013 ） 06-0177-03
SHANXI
山
西
ARCHITECTURE
建
筑
Vol． 39 No． 6 Feb． 2013
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谈地震下抗震桥梁的反应
李平伟
（ 山西诚达公路勘察设计有限公司， 山西 太原 030006 ）
摘
1
概述
在本文提出隔震桥梁在地震下的反应， 这种隔震桥梁运用铅 RB ） 使其与地震的双向作用（ 也就是两个水平分 芯橡胶支座（ LRB 的力—变形情 量） 隔离开来， 从而达到抗震目的。本文认定 L况为双线性的， 同时适当的考虑两个正交方向上的恢复力之间的 相互作用。具体的研究目标是估计在桥梁的最值反应时的地震 隔离的作用效果， 和调查研究隔离支座的恢复力之间的双向作用 效果。通过逐步理论的渐增形式中解决运动方程， 建立连续跨度 的隔震桥梁模型在地震下的反应来表现抗震效果 。 用隔震桥梁 RB 的效果。 其效 与相应的非隔震桥梁在地震下的对比来体现 L果的比较包括考虑或者忽略轴承力在重要参数变化之下的互相 LRB 的刚度和屈服强度。 结果 作用， 重要参数有桥墩的柔韧性， RB 恢复力的互相作用对桥梁抗震有相当的作用效果 。 表明 L地震隔离是试图减少地震力或者满足结构的弹性能力的方 法策略， 来消除和减少弹性变形 。方法的主要思想是减少基础结 构的振动频率。隔离的另一个目的是提供一个消能的手段， 就是 这种隔离装置经常替换常规的桥 把能量消散于隔震系统 。因此， 梁支撑， 在地震的时候把桥梁层面和基础隔离开来， 从而大大减 RB 隔 少了层面的加速度， 从而把力传递给桥墩。 在本文， 将对 L震的桥梁在地震时地表的两个水平方向的运动作用下的反应做 LRB 的力—变形在两个水平的方向被认定为双线 出调查研究， RB 恢复力的双向作用对隔震桥 性的。研究的具体目标： 说明 L梁在地震作用下的影响， 同时没有与其作用作对比 。