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摘要:在社会不断进步和发展的背景下,桥梁工程的建设项目越来越多,与普通道路工程的建设相比,桥梁工程的建设更具有技术性和复杂性。在当前越来越注重交通舒适和安全的前提下,对桥梁工程的建设质量提出了更高的要求。特别是对于桥梁工程结构抗震方面提出了更高的要求,只有确保了桥梁工程结构具有足够的抗震性能,才能保证桥梁工程具有更高的安全性和稳定性。基于此,本文主要就桥梁结构如何更好地实现抗震设计与设防措施展开了探讨,以供相关人士参考。
关键词:桥梁工程;结构设计;抗震设计
引言
众所周知,地震灾害会造成一定的破坏,尤其在桥梁设计的过程中,要综合考虑地震所造成的影响,对于隔震设计进行系统的分析,有利于对桥梁结构的稳定性进行保障。因此,在桥梁设计过程中,要有效的对地震的作用力进行分解,使得桥梁结构的平衡性得到提升。
1桥梁结构震害分析
地震对桥梁结构的影响是巨大的,会直接导致桥梁结构破坏,进而影响桥梁安全和质量。为了更好的做好桥梁结构的抗震设计与设防工作,就必须对桥梁结构的震害类型及原因有所了解。桥梁结构震害包括桥梁结构振动和场地相对位移产生强制变形两种形式。第一种形式主要为场地运动所引起,在惯性力下会把地震作用施加在桥梁结构上,进而导致桥梁结构振动。第二种形式主要为场地相对位移所引起,在场地位移下通过支点强制变形产生的超静定内力,进而导致桥梁结构变形。地震作用下,桥梁结构会受到不同程度的破坏,进而导致各种质量安全问题的发生。如桥墩开裂、倾斜,支座锚栓剪断,桥墩滑移、落梁倒塌等。由于地震对桥梁结构的破坏程度不同,所以震害的表现形式也有所不同,如地震发生后,导致桥梁产生位移,在位移过程中就会对桥梁上部结构的各个节点造成影响,由于节点承载力和角度发生变化,就会导致桥梁梁体相互撞击,出现桥梁整体隆起的表现。地震发生后,由于桥梁基础周围土质发生液化,所以也会导致桥梁发生位移,在位移影响下,很容易导致桥梁出现落梁的表现。除此之外,桥墩剪切破坏、支座破坏、桥墩弯曲破坏都是桥梁震害的常见表现形式。对此,为了最大程度降低桥梁震害的影响,就必须做好桥梁结构的抗震设计及设防措施。
2常见的桥梁地震破坏
典型的桥梁地震破坏包括:(1)主梁的地震破坏在最初的破坏性地震中,最严重的现象是梁的跌落,并且该梁在桥梁方向上的跌落大于横向。主梁地震破坏主要是自震破坏、位移破坏、碰撞破坏等。(2)支撑件的地震破坏,在防震过程中忽视支撑物的重要作用,没有科学地设计连接桥梁,则支撑物容易移动或掉落,并可能引起诸如落梁之类的损坏。(3)基台的地震破坏移动基台位置时,桩基会同时移动、破裂或断裂。(4)地基地震破坏,土壤滑移和砂土液化是地基膨胀和桩基地震破坏的主要原因。桩基会导致弯曲和剪切破坏,这主要是由于上部结构和设计传递的惯性力造成的。
3桥梁工程中桥梁结构抗震设计的关键点
3.1关注细节设计
桥梁工程在桥梁结构设计环节应用减隔震技术,实现减隔震装置选择之后,要在实践应用中充分做好细节设计。比如,在选择减隔震设备期间,除了要考虑桥梁具体使用性能要求,还要尽量兼顾美观性要求,确保设备与桥梁连接性能良好。同时,在设计环节要确保减隔震结构上部中心和水平刚度中心保持重合,以免因二者偏差过大造成桥梁失稳情况发生。另外,减隔震结构应用期间,要最大限度地降低结构竖向刚度对桥梁负载造成的不良影响,且结构要保持灵活的水平位移,切实有效地对外部自然灾害加以抵御。最后,设计中要关注桥梁自身抗负载性能,防止桥梁受到外部作用力影响发生结构破坏等不良问题,充分保证桥梁结构的安全、稳定,全面消除引发坍塌等恶性事件的影响因素。
3.2性能抗震设计
性能抗震设计即以性能为基础的抗震设计,属于一种总体性的设计思想,是指通过设计使结构性能在受到各种地震作用后依然可以达到预期目标。完成性能抗震设计后,结构要在受到一定强度的地震作用后,产生的破损状态与造成的各方面损失都在允许范围之内,确保结构受地震作用影响后的功能依然能够维持与延续。性能抗震设计主要特点在于能使设计目标从最初的定性变为量化,使抗震设計从基本的保障安全变成地震后结构性能仍能保持,通过不同层次的设计,最大限度发挥设计的安全保障作用,最终满足业主提出的安全和性能要求。性能抗震设计主要涉及以下几方面内容:(1)确定危险源,并对其进行科学的定义;(2)确定结构受地震作用后可能产生的损伤及性能降低情况;(3)确定适宜的设计方法,如承载力、位移与能量设计方法。
3.3隔震装置的设计
在对桥梁隔震设计工作开展的过程中,对隔震装置进行设计。首先,对隔震支座进行设计,要使用橡胶质的支座,降低扭转力所造成的影响。要使隔震支座的距离控制在一定范围,实现隔震系统上部中心与桥梁上部结构重心的一致性。其次,对隔震支座的直径进行设计,要确定制作的大小,使得容许值与桥梁类型存在相连关系,保证支座不会损坏;最后,对于隔震装置横向高度进行试验,要根据科学的公式对其计算值进行了解,同时,要预算隔离支座在桥危害下的水平向位移。
3.4桥梁结构抗震设计设防措施
为了提高桥梁结构的抗震性能,必须做好桥梁结构的抗震设防工作。首先,在桥梁场地的选择方面,就需要根据抗震需求科学选择场地。比如可以对区域的地震危险性进行分析,尽可能选择安全的建设场地,具体应该以坚硬的场地为宜,坚硬的场地在发生地震时可以避免地基失效问题的发生,这对于降低震害对桥梁结构的影响具有重要的意义。其次,为了保证桥梁结构抗震性能的可靠性,还需要保证整个桥梁体系的完整性和规则性,这也是一项尤为重要的设防措施。比如桥梁建设过程中,其上部结构必须保证连续性,这对于降低地震时对上部结构造成的影响具有重要的作用,同时还可以更好的发挥结构的空间作用。而就桥梁的规则性而言,即在桥梁平面或立面以及结构的布置方面,都必须保证几何尺寸、刚度、对称、均匀的规则性,这样可以避免突然震动变化对桥梁结构造成的影响。最后,在桥梁结构抗震设防方面,还需要加强提高结构强度和延性,以此来起到抗震设防的作用。比如可以利用桥墩自身加强的延性和强度,将地震力通过限度内的塑性变形渐渐分散,以此来实现对震害的有效耗散。强度与延性是决定桥梁结构抗震性能的重要参数,所以在抗震设防中必须提高重视。
结语
抗震设计作为桥梁安全设计的重要组成部分,经过多年的案例分析和学术研究,已形成了较为成熟完整的理论体系,并应用于实际工程中,取得了良好的预期效果。但是,由于技术和认知上的限制,抗震设计远远不能达到理想的效果,并且在某种程度上可以减少财产损失、人身安全和地震引起的常规干扰。这已成为我们对相关技术进行持续研究的原动力,也是桥梁学术研究发展的原动力。
参考文献
[1]李宇,李琛.近断层地震作用下隔震梁桥地震响应参数影响研究[J].桥梁建设,2019(05):67-72.
[2]杨甲晖.桥梁设计中隔震设计的重要性研究[J].工程建设与设计,2019(17):31-33+40.
[3]曾嵛.桥梁设计中隔震设计的重要性分析[J].工程建设与设计,2018(02):152-153.
[4]肖银涛,何江明.浅谈公路桥梁抗震设计[J].交通建设,2017(32):257-259.
[5]张军.桥梁抗震设计规范现状与发展趋势[J].工程科技与产业发展,2017(08):59-60.
山东省公路设计咨询有限公司 250102
关键词:桥梁工程;结构设计;抗震设计
引言
众所周知,地震灾害会造成一定的破坏,尤其在桥梁设计的过程中,要综合考虑地震所造成的影响,对于隔震设计进行系统的分析,有利于对桥梁结构的稳定性进行保障。因此,在桥梁设计过程中,要有效的对地震的作用力进行分解,使得桥梁结构的平衡性得到提升。
1桥梁结构震害分析
地震对桥梁结构的影响是巨大的,会直接导致桥梁结构破坏,进而影响桥梁安全和质量。为了更好的做好桥梁结构的抗震设计与设防工作,就必须对桥梁结构的震害类型及原因有所了解。桥梁结构震害包括桥梁结构振动和场地相对位移产生强制变形两种形式。第一种形式主要为场地运动所引起,在惯性力下会把地震作用施加在桥梁结构上,进而导致桥梁结构振动。第二种形式主要为场地相对位移所引起,在场地位移下通过支点强制变形产生的超静定内力,进而导致桥梁结构变形。地震作用下,桥梁结构会受到不同程度的破坏,进而导致各种质量安全问题的发生。如桥墩开裂、倾斜,支座锚栓剪断,桥墩滑移、落梁倒塌等。由于地震对桥梁结构的破坏程度不同,所以震害的表现形式也有所不同,如地震发生后,导致桥梁产生位移,在位移过程中就会对桥梁上部结构的各个节点造成影响,由于节点承载力和角度发生变化,就会导致桥梁梁体相互撞击,出现桥梁整体隆起的表现。地震发生后,由于桥梁基础周围土质发生液化,所以也会导致桥梁发生位移,在位移影响下,很容易导致桥梁出现落梁的表现。除此之外,桥墩剪切破坏、支座破坏、桥墩弯曲破坏都是桥梁震害的常见表现形式。对此,为了最大程度降低桥梁震害的影响,就必须做好桥梁结构的抗震设计及设防措施。
2常见的桥梁地震破坏
典型的桥梁地震破坏包括:(1)主梁的地震破坏在最初的破坏性地震中,最严重的现象是梁的跌落,并且该梁在桥梁方向上的跌落大于横向。主梁地震破坏主要是自震破坏、位移破坏、碰撞破坏等。(2)支撑件的地震破坏,在防震过程中忽视支撑物的重要作用,没有科学地设计连接桥梁,则支撑物容易移动或掉落,并可能引起诸如落梁之类的损坏。(3)基台的地震破坏移动基台位置时,桩基会同时移动、破裂或断裂。(4)地基地震破坏,土壤滑移和砂土液化是地基膨胀和桩基地震破坏的主要原因。桩基会导致弯曲和剪切破坏,这主要是由于上部结构和设计传递的惯性力造成的。
3桥梁工程中桥梁结构抗震设计的关键点
3.1关注细节设计
桥梁工程在桥梁结构设计环节应用减隔震技术,实现减隔震装置选择之后,要在实践应用中充分做好细节设计。比如,在选择减隔震设备期间,除了要考虑桥梁具体使用性能要求,还要尽量兼顾美观性要求,确保设备与桥梁连接性能良好。同时,在设计环节要确保减隔震结构上部中心和水平刚度中心保持重合,以免因二者偏差过大造成桥梁失稳情况发生。另外,减隔震结构应用期间,要最大限度地降低结构竖向刚度对桥梁负载造成的不良影响,且结构要保持灵活的水平位移,切实有效地对外部自然灾害加以抵御。最后,设计中要关注桥梁自身抗负载性能,防止桥梁受到外部作用力影响发生结构破坏等不良问题,充分保证桥梁结构的安全、稳定,全面消除引发坍塌等恶性事件的影响因素。
3.2性能抗震设计
性能抗震设计即以性能为基础的抗震设计,属于一种总体性的设计思想,是指通过设计使结构性能在受到各种地震作用后依然可以达到预期目标。完成性能抗震设计后,结构要在受到一定强度的地震作用后,产生的破损状态与造成的各方面损失都在允许范围之内,确保结构受地震作用影响后的功能依然能够维持与延续。性能抗震设计主要特点在于能使设计目标从最初的定性变为量化,使抗震设計从基本的保障安全变成地震后结构性能仍能保持,通过不同层次的设计,最大限度发挥设计的安全保障作用,最终满足业主提出的安全和性能要求。性能抗震设计主要涉及以下几方面内容:(1)确定危险源,并对其进行科学的定义;(2)确定结构受地震作用后可能产生的损伤及性能降低情况;(3)确定适宜的设计方法,如承载力、位移与能量设计方法。
3.3隔震装置的设计
在对桥梁隔震设计工作开展的过程中,对隔震装置进行设计。首先,对隔震支座进行设计,要使用橡胶质的支座,降低扭转力所造成的影响。要使隔震支座的距离控制在一定范围,实现隔震系统上部中心与桥梁上部结构重心的一致性。其次,对隔震支座的直径进行设计,要确定制作的大小,使得容许值与桥梁类型存在相连关系,保证支座不会损坏;最后,对于隔震装置横向高度进行试验,要根据科学的公式对其计算值进行了解,同时,要预算隔离支座在桥危害下的水平向位移。
3.4桥梁结构抗震设计设防措施
为了提高桥梁结构的抗震性能,必须做好桥梁结构的抗震设防工作。首先,在桥梁场地的选择方面,就需要根据抗震需求科学选择场地。比如可以对区域的地震危险性进行分析,尽可能选择安全的建设场地,具体应该以坚硬的场地为宜,坚硬的场地在发生地震时可以避免地基失效问题的发生,这对于降低震害对桥梁结构的影响具有重要的意义。其次,为了保证桥梁结构抗震性能的可靠性,还需要保证整个桥梁体系的完整性和规则性,这也是一项尤为重要的设防措施。比如桥梁建设过程中,其上部结构必须保证连续性,这对于降低地震时对上部结构造成的影响具有重要的作用,同时还可以更好的发挥结构的空间作用。而就桥梁的规则性而言,即在桥梁平面或立面以及结构的布置方面,都必须保证几何尺寸、刚度、对称、均匀的规则性,这样可以避免突然震动变化对桥梁结构造成的影响。最后,在桥梁结构抗震设防方面,还需要加强提高结构强度和延性,以此来起到抗震设防的作用。比如可以利用桥墩自身加强的延性和强度,将地震力通过限度内的塑性变形渐渐分散,以此来实现对震害的有效耗散。强度与延性是决定桥梁结构抗震性能的重要参数,所以在抗震设防中必须提高重视。
结语
抗震设计作为桥梁安全设计的重要组成部分,经过多年的案例分析和学术研究,已形成了较为成熟完整的理论体系,并应用于实际工程中,取得了良好的预期效果。但是,由于技术和认知上的限制,抗震设计远远不能达到理想的效果,并且在某种程度上可以减少财产损失、人身安全和地震引起的常规干扰。这已成为我们对相关技术进行持续研究的原动力,也是桥梁学术研究发展的原动力。
参考文献
[1]李宇,李琛.近断层地震作用下隔震梁桥地震响应参数影响研究[J].桥梁建设,2019(05):67-72.
[2]杨甲晖.桥梁设计中隔震设计的重要性研究[J].工程建设与设计,2019(17):31-33+40.
[3]曾嵛.桥梁设计中隔震设计的重要性分析[J].工程建设与设计,2018(02):152-153.
[4]肖银涛,何江明.浅谈公路桥梁抗震设计[J].交通建设,2017(32):257-259.
[5]张军.桥梁抗震设计规范现状与发展趋势[J].工程科技与产业发展,2017(08):59-60.
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