桥梁抗震设计探究
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计 ；要 重 视采 用 减 、隔理想的设计是使结构各构件都具有近似相等 的安全度 ，即结构中不要存在局部的薄弱环节。但 由于结构各构件的重 要性程度并不相 同，等安全度设计 思想并不合适 ，尤其对于抗震结构， 更 是 如 此 。 能 力 设 计 思 想 强 调 强 度 安 全 度 差 异 ， 即在 不 同构 件 （ 延性 构件和能力保护构件一 不适宜发生非弹性变形的构件统称为能力保护构 件 ）和不同破坏模式 （ 延性破坏和脆性破坏模式 ）之 间确立不同的强度 安全度。通过强度安全度差异 ，确保结构在大地震下 以延性形式反应， 不发生脆性 的破坏模式 。在我 国以前 的建筑抗震设计 中，普遍采用 “ 强 柱弱梁 ，强剪弱弯 ，强节点弱构件 ”的设计思想 ，这种思想 即为能力设 计原则 的具体体现。
有 巨大的价值 。
关 键词 桥梁抗震 ；设计 ；静力 法
中 圈分 类号 Ｔ ｕ
文献 标识 码 Ａ
文 章编 号 １７ —６ １（ ）１－０ ４０ ６３９ ７一２ １ １０６— ２ ｍ０
我 国处在世界两大地震带之间 ，地震活动频繁 ，是一个多地震的国 家 。多次 的地震灾 害表明 ，震 区工程结构 的损坏坍塌 ，不仅阻碍 当时 的救灾行动 ，而且影响灾后的恢复工作 ，造成 的直接和间接经济损失很 大 ，工程结构 的抗震尤为重要 。 近２ 余年来 ，全球发生 了多次破坏性极 大的地震 。１７ 年中国唐 山 ０ ９６ 大地震 、１８年美国洛马 ・ ９９ 普里埃塔 （ ｏ ａｆｔ） Ｌｍ ｐ ｅ 地震、１９年美 国 ｉａ ９４ 北岭 （ ｏ ｈ ｇ ） Ｎ ｆ ｒ ｅ 地震 、１９年美 国圣费南多 （ａＦ ｍ ｄ ） ｉ ｌ ９７ ｓｎ ｅ ａｏ 地震 、１９ ９５ 年 日本 阪神地震 、１９ 年台湾集集地震及２ ０ 年中国坟川大地震均 给当 ９９ ０８ 地的交通网络造成 了严重的破坏 ，导致直接 和间接经济损失总和极为 巨 大。而桥梁工程又是交通网络 中的重 中之重 ，由此显示 了桥梁工程抗震
２４ 能 力 设 计 原 则 ．
桥 台滑移外 ，主要表现为台身与上部结构 （ 如梁 ）的碰撞破坏，以及桥 台向后倾斜 。 地基失效 （ 如土体滑移和砂土液化 ） 是桥梁基础产生震 害的主要原 因。桩基震害有极大的隐蔽性 ，许多桩基的震害是通过上部结构 的震害 体现出来 的；但是 ， 时上部结构震 害轻微 ，而开挖基础却发现桩基 已 有 产生严重损坏 ， 甚至发生断裂破坏 。 通过研究桥梁历次震害 ，我们得到的启示是 ：要重视桥梁结构动力 概念设计 ，选择较理想 的抗震结构体 系；要重视延性抗震 ， 用能力设计 思想进行抗震设计 ； 要重视支承连接部位的设计 ；要重视细部构造的设
１ 桥 梁震 害 桥梁结构 的形式虽然多种多样 ， 总体上可以区分为上部结构 、连 但
接构件 、桥墩和基础 。桥梁的震害可 以按此归纳和总结 。 桥梁上部结构的震 害，按照震害产生原 因的不同 ，可分为上部结构 本身的震害 ，上部结构 的移 位震 害 （ 包括落梁震 害 ），以及上部结构 的碰 撞 震 害 。桥 梁 上 部 结构 的移 位 震 害 在破 坏 性 地震 中极 为 常 见 ，表 现 为纵向移位 、横 向移位 以及 扭转移位 ；一般来说 ，设 置伸 缩缝的地方 比较 容易发生移位震 害；如 果上部结构的移位超 出了墩 、台等的支承 面，则会发生更为严重的落梁震害。桥梁在地震中的碰撞 ，比较典型 的 有：相邻跨上部结构的碰撞 ，上部结构与桥 台的碰撞 ， 相邻桥梁间的碰 撞。 支座的破坏形式 主要 表现为支座移位 、锚 固螺栓拔 出 、剪 断 ，活 动支座 脱落以及支座本身构造上 的破坏等。支座 的破坏会 引起力 的传 递方式 的变化 ，从而对结构其他 部位的抗震产生影 响 ，进 一步加 重震 害。 桥梁结构 中普遍采用的钢筋混凝土墩柱 ，其破坏形式主要有弯 曲破 坏和剪切破坏 。框架墩的震害主要表现为： 盖梁的破坏 ，墩柱的破坏 以及 节点 的破坏。桥 台的震害除 了地基丧失 承载力 （ 如砂土液化 ） 等引起的
工 程科 学
２ 藉 科 年２ ０ 第期 １ １ 群 ０
桥 梁抗震设 计探究
李 特
（同济大学桥梁 工程 系，上海 ２ ０ ９ ０ ０ ２）
摘
要 近一 百年来世界 范围内发生很 多强烈地震 ，造成包括桥 梁在 内的土木工程结构 的重大破坏 。为减轻地震 所造成 的生命与财产损
失 ，人 类与之进行 长期不懈 的努 力。调查 与分 析桥 梁的震害及其 产生的原 因，对 于认识结构破 坏机理 、建 立正 确的抗震分 析 、设计方法
２２ 体 系的整体性和规则性 ． 桥梁的整体性要好 ，上部结构应尽可能是连续 的。较好的整体性可 防止结构构件及非结构构件在地震时被震散掉落 ，同时它也是结构发挥 空间作用的基本条件 。无论是在平面还是在立面上 ，结构的布置都要力 求使几何尺寸 、质量和刚度均匀 、 对称 、 规整 ，避免突然变化。 ２３ 提高结构和构 件的强度和延性 ． 桥梁结构 的地震破 坏源于地震动 引起 的结构振动 ，因此抗震设 计 要力 图使从地基传人结构 的振 动能量为最小 ，并使结构具 有适当的强 度 、 刚度 和延性 ，以防止不 能容 忍 的破 坏 。在不增 加重量 、不改 变 刚度 的前提下 ，提高总体强度 和延性 是两个有效 的抗震途径 。刚度的 选择有 助于控制结构变形 ；强度 与延性则是决定结构抗震 能力的两个 重要参 数。 由于地震动可造成结 构和构件周期反复变形 ，使 其刚度 与 强度逐 渐退 化 ，因此 ，只重视强度 而忽视延性绝对不是 良好 的抗震设 计。
研究 的重 要性 。
素 ，并具有丰富的经验和创造力，而不仅仅是按规范的规定执行。以下 为抗震设计应尽可能遵循的一些基本原则 ，这些原则基于历次的桥梁震 害教训和当前公认的理论认识 。
２１ 场 地 选 择 ． 除 了 根据 地 震 危 险 性分 析 尽 可 能 选择 比较 安 全 的 厂址 之 外 ，还 要 考 虑一个地区 内的场地选择 。选择的原则是： 避免地震时可能发生地基失 效的松软场地 ，选择坚硬场地。基岩 、坚实 的碎石类地基 、硬粘土地基 或不稳定的坡地及其影响可及 的场地都是危 险地区。在地基稳定 的条件 下， 还可以考虑结构与地基 的振动特 陛， 力求避免共振影响 ； 在软弱地 基上 ，设计时要注意基础的整体性 ，以防止地震引起的动态的和永久的 不均匀变形 。
有 巨大的价值 。
关 键词 桥梁抗震 ；设计 ；静力 法
中 圈分 类号 Ｔ ｕ
文献 标识 码 Ａ
文 章编 号 １７ —６ １（ ）１－０ ４０ ６３９ ７一２ １ １０６— ２ ｍ０
我 国处在世界两大地震带之间 ，地震活动频繁 ，是一个多地震的国 家 。多次 的地震灾 害表明 ，震 区工程结构 的损坏坍塌 ，不仅阻碍 当时 的救灾行动 ，而且影响灾后的恢复工作 ，造成 的直接和间接经济损失很 大 ，工程结构 的抗震尤为重要 。 近２ 余年来 ，全球发生 了多次破坏性极 大的地震 。１７ 年中国唐 山 ０ ９６ 大地震 、１８年美国洛马 ・ ９９ 普里埃塔 （ ｏ ａｆｔ） Ｌｍ ｐ ｅ 地震、１９年美 国 ｉａ ９４ 北岭 （ ｏ ｈ ｇ ） Ｎ ｆ ｒ ｅ 地震 、１９年美 国圣费南多 （ａＦ ｍ ｄ ） ｉ ｌ ９７ ｓｎ ｅ ａｏ 地震 、１９ ９５ 年 日本 阪神地震 、１９ 年台湾集集地震及２ ０ 年中国坟川大地震均 给当 ９９ ０８ 地的交通网络造成 了严重的破坏 ，导致直接 和间接经济损失总和极为 巨 大。而桥梁工程又是交通网络 中的重 中之重 ，由此显示 了桥梁工程抗震
２４ 能 力 设 计 原 则 ．
桥 台滑移外 ，主要表现为台身与上部结构 （ 如梁 ）的碰撞破坏，以及桥 台向后倾斜 。 地基失效 （ 如土体滑移和砂土液化 ） 是桥梁基础产生震 害的主要原 因。桩基震害有极大的隐蔽性 ，许多桩基的震害是通过上部结构 的震害 体现出来 的；但是 ， 时上部结构震 害轻微 ，而开挖基础却发现桩基 已 有 产生严重损坏 ， 甚至发生断裂破坏 。 通过研究桥梁历次震害 ，我们得到的启示是 ：要重视桥梁结构动力 概念设计 ，选择较理想 的抗震结构体 系；要重视延性抗震 ， 用能力设计 思想进行抗震设计 ； 要重视支承连接部位的设计 ；要重视细部构造的设
１ 桥 梁震 害 桥梁结构 的形式虽然多种多样 ， 总体上可以区分为上部结构 、连 但
接构件 、桥墩和基础 。桥梁的震害可 以按此归纳和总结 。 桥梁上部结构的震 害，按照震害产生原 因的不同 ，可分为上部结构 本身的震害 ，上部结构 的移 位震 害 （ 包括落梁震 害 ），以及上部结构 的碰 撞 震 害 。桥 梁 上 部 结构 的移 位 震 害 在破 坏 性 地震 中极 为 常 见 ，表 现 为纵向移位 、横 向移位 以及 扭转移位 ；一般来说 ，设 置伸 缩缝的地方 比较 容易发生移位震 害；如 果上部结构的移位超 出了墩 、台等的支承 面，则会发生更为严重的落梁震害。桥梁在地震中的碰撞 ，比较典型 的 有：相邻跨上部结构的碰撞 ，上部结构与桥 台的碰撞 ， 相邻桥梁间的碰 撞。 支座的破坏形式 主要 表现为支座移位 、锚 固螺栓拔 出 、剪 断 ，活 动支座 脱落以及支座本身构造上 的破坏等。支座 的破坏会 引起力 的传 递方式 的变化 ，从而对结构其他 部位的抗震产生影 响 ，进 一步加 重震 害。 桥梁结构 中普遍采用的钢筋混凝土墩柱 ，其破坏形式主要有弯 曲破 坏和剪切破坏 。框架墩的震害主要表现为： 盖梁的破坏 ，墩柱的破坏 以及 节点 的破坏。桥 台的震害除 了地基丧失 承载力 （ 如砂土液化 ） 等引起的
工 程科 学
２ 藉 科 年２ ０ 第期 １ １ 群 ０
桥 梁抗震设 计探究
李 特
（同济大学桥梁 工程 系，上海 ２ ０ ９ ０ ０ ２）
摘
要 近一 百年来世界 范围内发生很 多强烈地震 ，造成包括桥 梁在 内的土木工程结构 的重大破坏 。为减轻地震 所造成 的生命与财产损
失 ，人 类与之进行 长期不懈 的努 力。调查 与分 析桥 梁的震害及其 产生的原 因，对 于认识结构破 坏机理 、建 立正 确的抗震分 析 、设计方法
２２ 体 系的整体性和规则性 ． 桥梁的整体性要好 ，上部结构应尽可能是连续 的。较好的整体性可 防止结构构件及非结构构件在地震时被震散掉落 ，同时它也是结构发挥 空间作用的基本条件 。无论是在平面还是在立面上 ，结构的布置都要力 求使几何尺寸 、质量和刚度均匀 、 对称 、 规整 ，避免突然变化。 ２３ 提高结构和构 件的强度和延性 ． 桥梁结构 的地震破 坏源于地震动 引起 的结构振动 ，因此抗震设 计 要力 图使从地基传人结构 的振 动能量为最小 ，并使结构具 有适当的强 度 、 刚度 和延性 ，以防止不 能容 忍 的破 坏 。在不增 加重量 、不改 变 刚度 的前提下 ，提高总体强度 和延性 是两个有效 的抗震途径 。刚度的 选择有 助于控制结构变形 ；强度 与延性则是决定结构抗震 能力的两个 重要参 数。 由于地震动可造成结 构和构件周期反复变形 ，使 其刚度 与 强度逐 渐退 化 ，因此 ，只重视强度 而忽视延性绝对不是 良好 的抗震设 计。
研究 的重 要性 。
素 ，并具有丰富的经验和创造力，而不仅仅是按规范的规定执行。以下 为抗震设计应尽可能遵循的一些基本原则 ，这些原则基于历次的桥梁震 害教训和当前公认的理论认识 。
２１ 场 地 选 择 ． 除 了 根据 地 震 危 险 性分 析 尽 可 能 选择 比较 安 全 的 厂址 之 外 ，还 要 考 虑一个地区 内的场地选择 。选择的原则是： 避免地震时可能发生地基失 效的松软场地 ，选择坚硬场地。基岩 、坚实 的碎石类地基 、硬粘土地基 或不稳定的坡地及其影响可及 的场地都是危 险地区。在地基稳定 的条件 下， 还可以考虑结构与地基 的振动特 陛， 力求避免共振影响 ； 在软弱地 基上 ，设计时要注意基础的整体性 ，以防止地震引起的动态的和永久的 不均匀变形 。