桥梁抗震与抗风设计理念及设计方法

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桥梁抗震与抗风设计理念及设计方法扬州市城市规划设计研究院有限责任公司225002摘要：木文主要从国内外有关桥梁抗风、抗震的现状、设计理念进行研宄。重视桥梁工程的管理，加强桥梁建设，尤其抗震、抗风等多个方面的研宄。以科学、赋予实践的角度重点分析桥梁抗震与抗风设计理念及方法。关键词：桥梁；设计理念；设计方法；安全与防范；抗风与抗震随着我国经济实力、科学技术迅速发展，人们对桥梁的抗震性、抗风灾的要求越来越高。然而，风灾与地震近几年时有发生，对当地居民的生命构成严重的威胁。需要相关设计研究人员加以重视，认真反思各种灾害，积极归纳与思考，科学的、合理的对待，探索出科学、符合实际的设计方法。以下主要从国内外有关桥梁抗风、抗震的现状作为出发点，展开一系列讨论。一、国内外有关桥梁抗风与抗震的现状与研究（一）分析国内外有关桥梁抗风的现状目前，全球发生风灾与地震的概率比往年增加了好几倍，需要引起研宄人员加以重视。从桥梁抗风现状来看，众所周知，风灾在自然环境中频繁发生,导致风对桥梁的损坏，原因有很多种，不仅仅是风灾木身，也有桥梁自身设计的质量因素等。一旦桥梁遭受损坏，必然对交通构成严重的影响，甚至威胁人们的生命安全，乃至桥毁人亡的悲剧发生。自1940年，美国华盛顿州的某一座桥经风速不到20m/s的强烈风致震动以致桥毁，才引起人们深入研究桥粱抗风工程。例如，日木学者Sakata发表“基于实测气动导数分析桥梁断面稳定性的研究”、Sear发表有关“薄翼颤振及其竖向正弦脉动风中行为”、“机翼与桥面颤振导数”等相关论文，从风致振动展开一系列的研究。直到1970末，有关桥梁颤振理论的节段模型风洞试验才得到验证；（二）分析国内外有关桥梁抗震的现状从桥梁抗震现状来看，国内外已经发生多起大地震，例如我国的唐山、 汶川大地震，美国的北岭、圣费南多与洛马地震等均对当地地区的房屋、桥梁、路面等造成极大的破坏，严重破坏了当地的交通，继而研究人员应该重视桥梁抗震设计。经多方研究，有关抗震理论一般是针对中、小跨径桥梁的试验研究，中、小跨径桥梁普遍较为刚性，经外部地震冲击下，容易对苏结构内力具有较大的反应。一般有两种方法进行抗震，其一，利用选定部位的塑性变形进而逐渐消耗外部地震能量，最人程度降低其反应力。其二，利用装设减隔震装置以消耗地震能量，降低其反应力。国内外对抗震延性设计，一般采用强度折减系数进行相关研充。同时，越来越多的学者提出了不同的设计思想，并渐渐认冋未来的抗震设计应该基于性能，例如“基于位移设计法”，将重点致于结构位移方面。以早期“强度研究”渐渐转变为“性能研究”。而针对大跨径桥梁而言，需要考虑其地震反应特性与分析方法，然而有关多点激振、地震易损性、行波效应等多个问题依然还有待解决。随着桥梁的跨度渐渐增人，其结构也逐渐变得更柔，位移也呈现逐年增大的趋势，近几年，针对大跨度位移，有关研究人员己考虑到利用减小位移装置，可增设挡块、减震支座等。如今，一般采用高阻尼的弹性限位装置对纵飘位移加以限制。二、国内外桥梁抗风与抗震的设计理念与方法（一）桥梁抗风、抗震的设计理念为了确保桥梁能够增强抗风与抗震的能力，确保苏结构的可靠性与安全性，并应有相应的刚度、强度以及良好的稳定性，需要遵守以下抗风与抗震的设计原则。1、桥梁抗风设计理念的研究而言，需①在设计风荷载和其他作用相互组合下，必须符合相关规定的强度以及刚度，不应发生静力失稳现象；②使用期限内，桥位所在的区域出现最大风速的情况下，桥梁结构不应该出现毁坏性，自激发散振动。2、桥梁抗震设计理念的研究为了保证桥梁工程的设计与整体施工的质量的合理性，应该依据附近环境因素以及桥梁工程的具体实际情况，综合、全面的分析并加以优化。①场地因 素：场地的安全性是主要因素，在其基础之上，最大程度避免发生地震吋损坏地基，设计人员应该考虑坚硬的场地，例如碎石类、基岩以及不稳定斜坡等地段,均为危险率极高的场所，地基十分不稳定，应该重点研究科学的处理与加固方法。②规律与整体性：在设计桥梁的过程中，位该重视桥梁的整体性，确保上部结构是连续性的。因为，如果桥梁过于整体，则能够很好的防治（非）结构构件，以便处于地震的过程中，避免掉落，导致桥梁倒塌。此外，无论是在平立面，设计人员也应重视桥梁结构的布置必须几何尺T、刚度与质量十分对称以及均匀，以防变化。（二）桥梁地震、风致震动的破坏性形式与设计方法1、桥梁地震的破坏性形式与设计方法近几十年以来，依据过往地震的破坏情况来分析，排除断层、液化等造成的巨大破坏以为，0前，混凝土桥梁比较常见的破坏形式有：艽一，在水平地震荷载作用下，桥梁结构的变形容易造成混凝土保护层的脱落；其二，由于钢筋压力与内部混凝土压强不足，以致桥梁结构失去承载力，发生崩裂。因此，设计人员一方面，必须预计桥梁整体的抗震性、刚度与强度。依据相关问题进行全方面的防治，从而能够有效解决并及时预防。场地应该选择稳定性、天然地基十分可靠、地段土质好的场地，避开地质活跃层与地震带；另一方面，设计桥梁应该过于整体，避免混凝土保护层的脱落，整体性越强，无疑大幅度增加抗震属性。必须确保结构严密与整体。同时，设计阶段必须验算桥梁结构在弹塑性范围之内的变形能力，防治发生地震吋桥梁结构出现致命性的破坏，发生坍塌，危及人们的生命安全。2、桥梁风致震动的破坏形式与设计方法据调査，风力因素造成桥梁结构发生振动破坏，可分为驰振、颤振、拉索风振、抖振以及涡振。因此，设计人员必须重视桥梁的安全性、耐久性、实用性以及固有稳定性。对主梁有影响的是颤振；对拉索奋影响的是驰振；对桥塔奋影响的是涡振;和疲劳（主梁舒适）可靠性相互关联的风振形式对于主梁为抖振。因此，必须遵循相关抗风设计原则。具体而言，艽一：如果设计者提升桥梁结构 的刚度，无疑能够很大程度增加固奋频率，继而临界风速能够显著提高并降低振幅。但是，如果针对大跨度(柔性)结构而言，为了满足桥梁整体的抗风要求,需要一定程度提升主梁的刚度。其二：桥梁结构的整体质量得到提高，能很好的降低风致振动的振幅，可也会降低固有频率，最终影响桥梁整体结构。结束语综上所述，为了更好应对桥梁收到地震、风灾的损害，研究人员应该依据不同的自然环境与地理位置，正确选择合适的方法，以人们的生命安全为先，重视桥梁场地因素、规律与整体性因素、抗震性、刚度与强度等，提高整体质量，合理的分析现状，才能从容的应对地震、风灾，探索出科学的设计方法。与此同吋，还应不断借鉴国内外丰富的设计经验，认真思考桥梁的设计理念与方法，进行设计，还能为后来学者提供参考资料，完善设计，造福社会。参考文献：［1】杨威，蒋敏杰.试论桥梁抗震与抗风设计理念及设计方法［j】.科技创业家，2012,23(23)：28-29.［2】梁浩.桥梁抗震与抗风设计理念及设计方法探讨［」］.建设科技，2015,20(20)：92-93.