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桥梁抗震设计要点探讨

日期: 2016-09-12
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    [摘 要]我国地震时常发生,震害强烈,破坏力大。因此,对于我国的公路桥梁工程建筑来说,必须要加强防震措施,减少地震带来的损失。我国安全防灾等相关部门要不断加强公路桥梁质量规范和设计,推进抗震措施的理论发展和实践技术,来保障人民财产在地震灾害中不受较大的损失,促进社会的和谐发展。文章重点针对桥梁抗震设计要点、破坏的类型、桥梁的防震措施进行了简要的探讨。 

      一、地震给桥梁带来的破坏类型 
  (一)支座破坏 
  根据我国对地震灾害中桥梁的调查显示112座桥梁中有53座桥梁约占47%发生了支座破坏,综合国内外十次大地震的调查报告,支座的破坏现象属于普遍现象。支座的地震灾害主要表现为支座倾斜和剪断、自动支座的脱落和支座自身建造组成的破坏。支座垫块被重力压碎,使得桥板不稳定,甚至造成落梁。落梁的发生与支座破坏密切相关,支承破坏使得桥梁上部失去支撑,造成落梁事故。当支座破坏时会使得墩-梁之间产生位移,当墩梁间的相对位移大于主梁搁置长度后,主梁将从桥墩脱落从而使得发生落梁。 
  (二)梁体移位造成的破坏 
  上部梁体的移位是震害中常见的破坏,根据地震的震向而发生纵向移位、横向移位以及扭转移位。其中伸缩缝处发生移位成为主要灾害。地震时地势的扭曲,桥梁的梁体移位是绝对的。如果震幅较小不会发生太大的移位,震后将换掉不能正常工作的的支座,把梁体加固后恢复原位,桥梁就还可以正常工作。但是,如果震幅过大,造成较大移位就会导致落梁。所以采取抗震措施减小梁体位移就显得十分重要。就如云南地震时的有些桥梁上部结构没有落梁,发生了比较大的移位。虽然没有出现塌落事故,但是已经成为废桥不再能够正常使用了。 
  (三)地基与基础破坏 
  地基与基础的严重破坏是导致桥梁倒塌的重要原因,而且倒塌后基本无法修理。基础与地基的紧密相连,基础的好坏直接影响着地基的稳定程度。基础的破坏势必会引起地基的破坏,使得出现移位、倾斜、下沉、折断和屈曲失稳等现象。扩大基础的震害一般由砂土液化、地基失效的不均匀沉降、土承载力和稳定性较差、地面变形较大等导致地层发生水平滑移、下沉、断裂而造成的基础破坏。常见基础破坏除了上面的原因外,还有上部结构传导下来的惯性力所引起的桩基剪切、弯曲破坏,更有桩基础设计不当所引起的。桥墩在地震中会出现桥墩倾斜、沉降、移位、墩身剪断、开裂,受压缘的混凝土崩坏,钢筋屈曲、裸露,桥墩与基础连接处折断、开裂等现象。 
  二、桥梁的抗震设计要点 
  (一)抗震概念设计 
  地震的发生存在多种偶然的复杂性因素,使得结构计算模型需要的假定结果与实际情况存在较大差异,以致计算机在一定程度上难以预测抗震性能。所以,在桥梁结构抗震设计中,不一定要完全信赖计算,概念设计其实比计算设计更加准确可信。优秀的概念设计使得桥梁结构的抗震性能更加出色。优秀的概念设计需要根据桥梁的功能和结构作出相应的力学分析,设计出独特的防震结构体系。抗震桥梁设计时,应对动力特征进行简单分析和对震力进行预测,找到桥梁结构设计的薄弱部位进行加固;然后对上、下部结构连接部位和过渡孔处连接部位及塑性铰预期部位和桥墩形式的选取、构造设计等进行分析同时作出相应的补救措施,防治桥梁出现坍塌,来保证桥梁结构的经济性、抗震安全性和选择结构体系正确性。最后,应根据分析结果对抗震性能的好坏进行综合性评定,根据分析结果再对设计方案进行不断的修改和完善,力求达到最佳。 
  (二)延性抗震设计 
  桥梁的抗震设计,要对预期会出现的塑性铰部位进行配筋设计计算,对其进行加固和防护;同时为保证抗震安全性,对桥梁结构进行分析,直到通过抗震能力检测。考虑多数条件,多种墩高和场地及多种地震烈度的情况,在进行桥墩线弹性最大弯矩比和非线性位移延性比参数的变化规律分析是通过大量数据分析统计和计算得到的,根据随机地震反应理论和动力计算,总结出估算解决桥墩位移延性的方法,降低地震所造成的危害。 
  (三)桥梁减、隔震设计 
  进行桥梁减震和隔震设计可以较好地提高桥梁抗震能力,并且具有简便、先进、经济等优点。减隔震支座的设计装置使得结构消耗的能量较少同时增大结构的振型周期,降低了地震时的震波频率,良好的自我复位能力结合了结构特点选取适当的建设方案,建立相应的建造参数,合理有效的使得结构地震的反应程度降低,使地震后桥梁上部结构基本能够恢复到原来的位置,最大程度的减少了桥梁建筑损失程度。 
  (四)场地的选择 
  在场地选择的过程中,应该选择有利于桥梁抗震的地势基础。其中有利于抗震的地段主要指一些土壤条件好和比较坚实的地段。不利于桥梁抗震的地段主要是指在地震的过程中可能发生陷落的松软地段以及土壤成因、岩石状态和性质都不明显的地段。 
  三、公路桥梁的防震措施 
  (一)防止落梁的措施 
  主梁的支承长度按照公式:a≥50+L(L是指梁的跨径;L单位为m;a单位为cm)有伸缩缝的相联桥墩在设置主梁限位装置的时候,适当的将主梁的支承长度在伸缩范围内取值稍微偏大一点。依据国内外建设规范以及抗震建筑设计细则,应设置纵向防落梁的安全防卫构造,但是限位装置不能妨碍防落梁构造作用的正常发挥。挡板构造尺寸应该适当偏大,主筋配筋要足,挡块内侧加入减震橡胶块,特别是在斜弯桥设计中应比直线桥具备更多的考虑挡块,内侧不仅应设置橡胶块,还应考虑留有不小于5cm的缝隙,同时桥墩盖梁端部悬出挡块外10cm为宜。 
  (二)桥台的抗震防护措施 
  桥台胸墙需要加强,并加大配筋数量,用来缓冲地震的作用力。在各个梁中间和梁与桥台胸墙中间适当设置弹性垫块,选取浅基的桥洞和通道来加强下部的支撑梁板,为防止墩台在地震时滑移,尽量使结构形状保持四铰框架。当桥位位置处于液化土或软土的地基时,使得桥梁中线与河流保持正交形状,并适当增加架桥距离,才能保证桥梁的安全质量。当桥台处于路堤较高的高度时,这样的情况就应该首先选择在地形平坦、横坡较缓的地段通过,来保证桥台的稳定。桥台高度的降低是稳定的前提,然后再将台身掩埋在路堤土方内,保证填土的密实度。基础的建设应尽量采取整体性强的T形、U形或箱形桥台,来保证地基的稳定强度。为防止砂土在地震时液化,桥台背部的每一层都需要非透水性的填料进行夯实,并且要加强防水设施的建设。 
  (三)桥墩抗震保护措施 
  桥梁抗震设计中利用桥墩的延性减震的方法是现在最实用的方法。高位桥墩应该采用钢筋混凝土的建筑结构,同时加强空心截面,加大桥桩和桥柱的半径。在桥墩塑性铰位置和挨着承台下桩基的范围区域内加强箍筋数量的配置,墩柱之间的箍筋距离与延性有着重要关系,距离越大延性越小,相对的间距越小延性越大。桥墩的高度相差过大时高度低的墩将延性较差最先受到严重的破坏。现有的绝大多数桥梁建筑中的结构都是钢筋混凝土结构,虽然钢筋混凝土结构具有优秀的抗震性能,但是如果设计不合理,钢筋混凝土结构在地震的作用下就会造成巨大的破坏。所以,通过一些抗震的措施来保证结构具有抗震所需的延性,抗震能力十分重要,这种做法也是为了在大强度的地震中保证桥台建筑物的结构不被改变和破坏,从而实现建筑抗震设计这一目标,使建筑物结构的完整与安全得到有效地保障。桥梁工程的抗震设计对整个桥梁质量安全有着重要的意义。 
  四、结束语 
  近些年来,国内外地震灾害频繁发生,给人类生存带来了极大的威胁。随着科技的发展,我国在抗震措施方面有了较大的突破。在公路桥梁设计上对抗震建设的重视,保证了人民财产的安全和公路桥梁设施的完整,避免了公路桥梁结构受到地震灾害的毁灭。主要阐述了我国公路桥梁的主要震害,对公路桥梁设计与抗震措施进行了简单的分析和指导。


      原文地址:http://www.xzbu.com/1/view-7271467.htm



师资力量 / Teacher
发布时间: 2018 - 09 - 27
交通运输部关于印发《公路养护工程管理办法》的通知各省、自治区、直辖市、新疆生产建设兵团交通运输厅(局、委):   为进一步加强和规范公路养护工程管理,提高养护质量和效益,部对《公路养护工程管理办法》(交公路发〔2001〕327号)进行了修订,现印发给你们,请认真遵照执行。交通运输部 2018年3月2日  (此件公开发布)公路养护工程管理办法第一章 总 则  第一条 为加强和规范公路养护工程管理,提高养护质量与效益,根据《中华人民共和国公路法》《公路安全保护条例》《收费公路管理条例》等法律、行政法规,制定本办法。   第二条 本办法所规定的公路养护工程是指在一段时间内集中实施并按照项目进行管理的公路养护作业,不包括日常养护和公路改扩建工作。   第三条 本办法适用于国道、省道的养护工程管理工作。县道、乡道、村道和专用公路的养护工程管理可参照执行。   第四条 养护工程应当遵循决策科学、管理规范、技术先进、优质高效、绿色安全的原则。   第五条 养护工程管理工作实行统一领导、分级负责。   交通运输部负责全国养护工程管理工作的指导和监督。   地方各级交通运输主管部门或公路管理机构,依据省级人民政府确定的对国道和省道的管理职责,主管本行政区域内的养护工程管理工作。   第六条 公路经营管理单位和从事公路养护作业的单位应当根据交通运输主管部门或公路管理机构提出的养护管理目标,按照标准规范、有关规定及本办法要求组织实施养护工程,并接受其指导和监督。   第七条 各级交通运输主管部门、公路管理机构和公路经营管理单位应当筹措必要的资金用于养护工程,确保公路保持良好技术状况。   非收费公路养护工程资金以财政保障为主,主要通过各级财政资金解决。收费公路养护工程资金主要从车辆通行费中解决。   第八条 养护工程资金使用范围包括公路技术状况检测与评定、养护决策咨询、养护...
发布时间: 2017 - 04 - 27
【摘要】桥梁桥面的施工质量,是保证桥梁安全和平稳的前提条件。桥面铺装层作为桥梁系的一部分,相对于桥梁其他部分它直接承受行车荷载、梁体变形和环境因素的作用。桥面铺装层施工质量的好坏直接影响桥梁使用的耐久性和行车的舒适性、安全性。本文主要就桥梁桥面铺装病害及防治措施进行了分析,以供参考。 中国论文网 http://www.xzbu.com/1/view-6894584.htm  【关键词】桥梁;桥面铺装;病害;控制措施   1、桥面铺装的破坏形式   沥青混凝土桥面铺装与正常路面和水泥混凝土桥面铺装相比,损坏形式有所不同。主要有:①铺装层内部产生较大的剪应力,引起不确定破坏面的剪切变形,或者由于铺装层与桥面板层间结合面粘结力差,抗水平剪切能力较弱,在水平方向上产生相对位移发生剪切破坏,产生推移、拥包等病害;②因温度变化并伴随桥面板或梁结构的大挠度而产生的裂隙,在车辆荷载及渗入的水的作用下产生面层松散和坑槽破坏。   设防水层的水泥混凝土桥桥面沥青混凝土铺装在行车荷载作用下的破坏形式一般为剪切破坏,常表现为拥包和推移现象。剪切破坏有两种情况:一是桥面钢筋混凝土模量远大于沥青混凝土和防水层的模量,加之沥青混凝土层厚度较薄,沥青层内产生较大的剪应力而引起的无确定破坏面的剪切变形;二是防水层与沥青混凝土面层和桥面层间粘结力不足而发生剪切破坏。   2、桥面铺装层病害分析   2.1 结构理论与设计。桥梁的结构理论中对桥面铺装层的计算分析论述几近于零,现行规范中只给定了厚度的推荐值,工程界一直在备等级公路中运用了几十年。桥冲击桥结构的变铺装是一个受力复杂的动力体系,各种形式的主梁及铺装本身的构造均影响其应力的分布。粱设计的箱粱骨架钢筋在实际受力状态下难以像T梁主筋那样发挥应有的作用。所以设计的假设状态与箱梁的实际受力状态不一致。...
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摘 要:目前,随着我国现代化建设事业的蓬勃发展,桥梁使用年限的增长,以及交通荷载的增加,桥梁检测已成为重中之中,该技术是一个多学科交叉的系统工作,需要各个环节协调配合才能达到一个有效的效果,本文主要介绍了几种无损检测技术的概念、原理和特点,并通过实例进行无损检测的应用说明,为工程人员提供参考信息。中国论文网 http://www.xzbu.com/8/view-3198511.htm  关键词:检测;桥梁;工程    传统的方法是对公路桥梁随机选点,钻孔取样,在室内对所取样本进行分析和处理,从中获取各种有价值的工程参数。这种方法的局限性表现为以下几个方面:  a)因被测点是操作人员随机选择的,所以检测结果很难具有代表性;  b)由于检测点有限,覆盖面密度较小,使某些存在缺陷的不良区段反而被漏检,从而埋下质量隐患;  c)虽然钻孔取样精度高,但其会对路面造成破坏,且修补时费时费力。  无损检测技术作为快速、直观,且能够显示道桥内部状态的检测设备和技术手段,能够弥补传统方法的不足,它在开展道桥无损检测技术研究、建立科学的评价体系、改善路面设计等方面具有重要的意义,也必将带来道桥改造方案的优化和公路桥梁管养水平的提高。  桥梁的无损检测技术(NDT)有较大的发展空间,包括超声检测、红外检测、声发射、自然电位检测、冲击回波检测、X射线检测、光干涉、脉冲雷达、振动试验分析等。在公路桥梁结构中应用NDT,可以提高新建结构质量的安全性;可以提供结构损伤的标志,例如,污染程度,钢筋混凝土桥梁的氯侵蚀程度;可以记录支座处的声发射,反映了裂纹或过大的摩擦力或从垫层支座正在扩展的裂纹。无损检测的这些结果可以作为结构评估的辅助。  在一些情况下,与侵入检测相比,无损测试更快捷,缩短了测试期间的交通管制时间,从而降低了成本。雷达可以快速扫描潜在的结构空洞,雷达在NDT中的使用证明了NDT的速度和便捷...
发布时间: 2017 - 04 - 27
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