高烈度区桥梁抗震的设计方法.pdf

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1、V01．42，No．4沪1．J～宇材第42卷第4期墅望竺!垫!垒堑丝塑丝鱼丝窭这丝丝塑些．_———————————兰!!兰些度区桥梁抗震的设计方法樊海琳(国家林业局昆明勘察设计院，云南昆明650216)摘要：从高烈度区这一复杂的地形特点出发，分析高烈度区的桥梁震害情况、设计原则，以此原则为基础，设计高烈度区桥梁的抗震模型，对模型进行动力特性和反应谱分析，从而最大程度的选取适合高烈度区的桥梁类型，最大限度地避免震害的发生。关键词：高烈度区；桥梁；抗震设计中图分类号：U442．55文献标志码：B文章编号：1672—401

2、1(2016)04—0176—02DOI：10．3969／j．issn．1672—4011．2016．04．087O前言我国是地震多发区，也是地震灾害最为严重的国家之一。2008年的四川汶川地震，我们至今难忘。地震带来的桥梁、房屋损坏和人员的伤亡无法估量。地震是天灾，我们无法逃避，但是我们可以尽量预防或者减轻地震带来的损害⋯。因此，我国必须加强对高烈度区桥梁的抗震设计。传统的桥梁抗震设计方法是“以强制强”的设计方法，即增强结构的延性、刚度和强度来满足抗震的目标。但是高烈度区由于地形复杂、地震频发，如果还是采用这种传统

3、的桥梁抗震设计方法，无疑会增加经济成本且成效甚微。因此，应选取先进的振动理论，从根本上提高桥梁结构的抗震性能。1高烈度区的桥梁震害分析高烈度区由于自身的地形地质条件比较恶劣，容易发生地震等灾害情况，从而对桥梁的设计提出了更高的要求。所以，在对高烈度区的桥梁进行设计时，应该首先考虑提高桥梁结构的抗震性能，并且对桥梁的设计做一个宏观的控制。应分析已经建成的桥梁的抗震设计原理及它们现在各自的震坏程度，研究这类桥梁在不同的场地特性和地震动的条件下，总结各自的优势悼1，从而建立正确的抗震设计方法。桥梁的震害从上到下依次主要体现

4、在三个方面：主梁的震害、支座的震害以及桥墩的震害∞J。1．1主梁震害高烈度区地震对桥梁主梁的破坏主要体现为三个方面：①顺桥向位移；②横桥向位移；③平面旋转。出现这三种现象的原因主要是墩台顶处的支撑面窄小，没能提供一个可靠的约束装置。为了尽可能避免主梁震害的程度，对于高烈度区的桥梁设计而言，应该尽量加强连接，而这种连接应该使用带上下钢板的橡胶支座。1．2支座震害造成支座震害的主要原因有四个方面：①某些大桥的支座的形式存在一定的缺陷；②制作支座的材料本身存在质量问题；③在为桥梁选取支座时，没有充分考虑到支座的抗震要求；④

5、支座的连接与支挡等的构造措施不足。由于这些原因，所以出现支座震害的情况。支座震害的形式作者简介：樊海琳(1983一)，女，云南曲靖人，工程师，硕士，主要从事桥梁设计工作。·176·主要体现在五个方面：①支座的移位；②锚固螺栓被拔出；③支座被剪断；④活动支座脱落；⑤支座自身构造上破坏等HJ。因而，为了避免上述情况的发生，在对支座进行设计制作时，应该对支座的锚栓、防震板有足够的抗震强度、足够安全的防落粱以及要求支座有足够的隔震性能。1．3桥墩震害桥墩是一座桥梁的支撑，是主要的构件，对一座桥梁的稳定起到重要的作用。桥墩的震

6、害主要体现在两个方面：①剪切的破坏；②弯曲的破坏。而造成这两方面破坏的原因主要有墩柱的抗剪强度不足、箍筋的配置不足、墩柱的延性不足、箍筋的间距过大等。为了减轻桥墩的震害程度，桥梁的设计者应该对桥梁的结构有明确的计算简图并且能够计算出地震力的传递路径，最大程度地避免震害的发生[51。2高烈度区桥梁抗震的概念设计一个好的“概念设计”是合格的桥梁设计的基础。因此，在对桥梁进行抗震设计时，要注重对概念的设计。一般概念设计从两个方面人手：一是桥型的方案设计；二是桥墩构造的选型设计。2．1桥型的方案设计桥型是桥梁上部与桥墩的一种

7、连接形式，不同的桥型设计，会对桥梁的抗震等级产生不同的影响。目前，比较流行的桥梁连接方式有两种：①刚接形式；②支座连接形式。刚接形式较适合于细长的桥墩或者大跨度的桥梁结构，其主要优势就是能够较好地抵抗地震侧向力，但是刚接形式也存在一定的缺陷，如果在纵向地震中，上部结构就会产生附加的地震弯矩。而支座连接形式相对刚结构形式的优势就在于，上部结构与桥墩之间几乎不能形成地震弯矩的传递，从而简化了上部结构的抗震设计。但是支座连接形式相对于刚结构形式，其缺点就是上部结构对地震位移较为敏感怕J。2．2桥墩构造的选型在对桥型进行设计

8、之后，还要对桥墩进行合理选型。随着高烈度区桥梁设计的增加，而由于高烈度区的地貌特质，致使这些桥梁的上部结构具有弯、坡等特点，而下部一般为高墩结构。图1为常见的桥墩构造形式。这些桥墩构造形式通常是通过对墩柱的形式以及断面的参数进行分析，综合考虑墩柱的强度、刚度以及延性的需要，同时还要适当调整设防要求，综合以上各种需求之后，才最终确定不同墩高以及地