浅析桥梁抗震技术

浅析桥梁抗震技术

发表时间：2018-08-31T10:45:35.860Z 来源：《防护工程》2018年第8期作者：李宁宁王汉发[导读] 本文简述桥梁在地震中破坏形式、分析方法以及一些有效的抗震措施，为今后研究地震作用下的桥梁破坏以及桥梁维修加固具有重要作用。

李宁宁王汉发

广州大学广州 510006

摘要：本文简述桥梁在地震中破坏形式、分析方法以及一些有效的抗震措施，为今后研究地震作用下的桥梁破坏以及桥梁维修加固具有重要作用。

关键词：桥梁破坏；抗震；分析方法

一、引言

地震作为一种随机的自然灾害、破坏力高，一旦发生将会对国民造成巨大的经济损失。我们应该充分分析桥梁在地震作用下的破坏形式，给今后的建设给予一定的指导。地震作用分析即为建筑物在地震动态作用下的响应。这不仅与地震作用大小有关还与建筑结构物及结构物所在的场地有关。从目前的研究发展来看还没有较为准确的预测地震的方法，我们只能采取有效措施将灾难降为最小。例如：在进行建筑物建设时选择有利场地、避开不利场地，不在危险场地上施工建设。满足桥梁抗震设防要求，利用结构延性设置多道防线等一系列措施满足桥梁的抗震设防要求。

二、地震作用下桥梁损坏形式

地震一般是由前震、主震和余震组成一系列相关序列号，在地震序列号的作用下桥梁上部结构和下部结构位移相差较大，当桥梁支座处的位移超过其剪切变形量时在主震作用下很容易发生落梁的危险。桥梁破坏主要由地基引起的破坏，扩大基础主要由地基失效引起破坏而桩基础除了地基失效这一原因还有上部结构传递的惯性力所引起的桩基剪切、弯曲和设计引起的破坏等。地震对桥梁造成的损坏主要表现形式为落梁、挡块损坏、上部结构产生位移、支座和伸缩装置、桥梁直接垮塌等直接破坏。上部钢结构易发生局部屈曲破坏以及在设置伸缩缝处易发生移位震害。破坏主要表现形式为纵横向位移及扭转位移及桥梁各部分之间碰撞震害。支座历来被认为是桥梁抗震体系中比较薄弱的一个环节支座震害现象较为普遍，主要原因是支座设计没有充分考虑抗震要求，连接构造措施不足，主要变形形式为支座位移、剪断、脱落和锚固螺栓拔出。下部结构破坏形式主要为墩柱弯曲破坏、墩柱剪切破坏、框架墩的震害、桥台震害混凝土开裂剥落、钢筋裸露和弯曲、主要原因是约束箍筋不足、纵向钢筋搭接焊接不足。引起墩柱延性能力不足。概念设计与结构计算结构地震反应分析是工程抗震理论的核心内容，

三、地震作用下分析桥梁作用的方法

3.1底部剪力法适用于基本振型主导的规则和高宽比较小的结构，在初步设计时可以简化估算结构的地震响应从而至少在静力的概念上把握结构的抗震能力。

3.2时程分析法是将整个结构受到的地震加速度输入结构基本运动方程并且在整个地震作用时间历程内进行逐步积分求解进而求得结构地震作用效应的一种结构动力分析方法。通过时程分析得到各个质点速度加速度进而求得整个结构的内力和变形。通常作为不规则建筑甲类建筑、高层、超高层的一种补充计算方法。

3.3振型分解反应谱法是计算多自由度体系的一种计算方法。将整个多自由度体系分解成若干个单自由度体系组合的结构，利用单自由度的反应谱理论计算各个振型在地震作用下的的地震效应，最后将各个振型的地震效应按一定规律组合从而得出结构的总效应。振型分解考虑多个振型作用计算并且考虑多阶振型相互耦合使计算结果更加精确。反应谱法设计时将地震惯性力按照静力对待是一种准动力理论忽略动力作用效应。且在考虑振型时只考虑振幅和频谱而忽略地震作用时间。一般用于计算不考虑扭转影响的水平地震作用和考虑平扭藕联效应的地震作用。

四、抗震，消能减震，隔震的一些具体措施

抗震措施包括抗震构造措施和其它一些措施如选择良好的地基地带，适当增加建筑物的间距与此同时同时结构物的设计应该对称，质量刚度变化均匀避免应力集中和鞭梢效应。抗震构造措施通常采取概念设计原则，一般无需大量计算只需要采取一些构造措施如控制钢筋锚固，搭接长度，混凝土保护层厚度，最小配筋率等便可以达到抗震设防要求。地震对结构的承载力需求和结构需求与结构自身周期和阻尼有关，增加结构阻尼延长周期均会使地震力和地震响应减少。

4.1延长结构周期一般采取的措施为避开地震卓越周期，避开地震集中的范围，从而减少地震作用下的破坏。使地震作用时建筑物的抵抗能力有所改善。但是一般延长周期会导致建筑物的位移进一步增大。所以在大跨度桥梁当中应该慎用。一般在抗震设计时通常会采用增大阻尼的方法减少建筑结构物在地震作用下损坏。

4.2增大阻尼，阻尼使结构消耗地震输入能量使地震动衰减。调谐质量减震技术是有效缓解结构振动的方法之一，由质量块弹簧和阻尼器组成，它的原理是结构中通过增加TMD使得结构动力特性发生显著变化。在结构受到地震作用振动时由于质量块惯性的存在，在地震对结构物作用的同时对结构施加一个相反方向的力，通过这一措施削弱结构在地震作用下的破坏。

作为减震隔震装置应具备的一系列特性。例如具有较大竖向承载力以及足够的初始刚度，当结构在正常使用状态时能够承受上部结构传下的荷载，有足够的竖向承载安全系数。并且当风荷载作用时能够抵抗轻微移动，在地震作用时能够柔性移动。有适当阻尼且在当受地震作用时能够衰减位移并且能够迅速复位保证结构物的整体性以及在正常使用状态下的安全性。

五、结论

桥梁抗震设计作为桥梁设计当中的关键环节，随着大型、超大型桥梁发展其重要性日益显现。与此同时，将结构延性抗震和减隔震技术应用到桥梁当中已经引起人们的广泛重视，在实际工程中应根据所处地质环境的不同采取合理的结构形式和抗震计算方法。参考文献：

[1]吴小峰，抗震分析反应谱法和时程分析法数值仿真比较，地震工程学报，2011

[2]刘春，地震对桥梁的危害、抗震措施及结构振动控制，北方交通，2011

[3]陈震，某超高层建筑结构抗震设计与分析，江汉大学学报，2013

[4]高莹，耗能减震结构基于能量和位移的抗震设计方法研究，广东土木与建筑，2016

作者简介：

李宁宁（1993-）女，汉族，河南安阳人，广州大学在读研究生，研究方向：桥梁疲劳分析。王汉发（1994-），男，汉族，广东茂名，广州大学硕士研究生，研究方向：建筑与土木工程。