1、简述桥梁结构抗震设计与设防措施【摘要】文章首先简述了桥梁结构抗震的概述，结合桥梁结构震害，对桥梁结构进行了综合评价，并且就桥梁结构抗震设计与设防措施地铁项目在投标报价中的工作进行了探讨。 【关键词】桥梁结构，抗震设计，设防措施 中图分类号：K928 文献标识码： A 一、前言 当今地铁项目桥梁结构抗震设计在桥梁结构中的作用很重要，因此桥梁结构抗震设计与设防措施，直接关系到桥梁项目的顺利进行。所以，对桥梁结构要求设计的清晰明了，有助于确保桥梁工程的质量。 二、桥梁结构抗震的概述 桥梁工程又是中的重中之重，桥梁工程抗震研究的重要性不言而喻。抗震概念设计是指根据地震灾害和工程经验等获得的基本设计原则
2、和设计思想，正确地解决结构总体方案、材料使用和细部构造，以达到合理抗震设计的目的。合理的抗震设计，要求设计出来的结构在强度、刚度和延性等指标上有最佳的组合，使结构能够地实现抗震设防的目标。本文主要探讨了桥梁工程抗震设计相关问题，为今后桥梁设计起到借鉴作用。桥梁是交通生命线工程中的重要组成部分，震区桥梁的破坏不仅直接阻碍了及时救灾行动，使得次生灾害加重，导致生命财产以及间接经济损失巨大，而且给灾后的恢复与重建带来困难。在近 30 年的国内外大地震中，桥梁破坏均十分严重，桥梁震害及其带来的次生灾害均给桥梁抗震设计以深刻的启示。在以往地震中城市高架桥或公路上梁桥的墩柱的屈曲、开裂、混凝土剥落、压溃、
3、剪断、钢筋裸露断裂等震害，桥梁防震越来越受到各国工程师的重视。 三、桥梁结构震害 1、桥台震害 桥台的震害主要表现为桥台与路基一起向河心滑移，导致桩柱式桥台的桩柱倾斜、折断和开裂，重力式桥台胸墙开裂，台体移动、下沉和转动；桥头引道沉降，翼墙损坏、开裂，施工缝错位、开裂以及因与主梁相撞而损坏。桥台的滑移与倾斜进一步使主梁受压破坏，甚至使主梁坍毁。 2、桩墩震害 桩墩的常见震害为墩台折断、倾斜、开裂、下沉及混凝土桥墩下部钢筋屈服呈灯笼状、混凝土崩裂、压酥等。桩墩的倾斜有单向的、八字的及倒八字的；桩墩的开裂处主要在桩桩的连结处、桩顶与盖梁连结处、桩桩与横系梁连结处或墩柱截面变化处。 3、支座震害 支
4、座的震害主要表现为支座倾斜、剪断，锚固螺拴拔出、油毡支座从梁底拔出、固定支座的钢销钉剪断及摆柱支座倾斜、压碎，简易辊轴支座滚动脱落、活动支座脱落及支座本身构造上的破坏等。而且支座破坏的同时，也伴随着支座下垫石混凝土压碎，尤其是在支座倾倒、脱落、移位后，结构中力的传递方式发生变化，从而产生对结构其他部位抗震性能的影响，进一步加重震害。 四、桥梁结构抗震设计与设防措施 1、抗震设计的方法 （一） 、静力法 早期结构抗震计算采用的是静力理论，1900 年日本大房森吉提出静力法的概念，它假设结构物各个部分与地震动具有相同的振动。此时，结构物上只作用着地面运动加速度乘以结构物质量所产生的惯性力。即忽略地
5、面运动特性与结构的动力特性因素，简单地把结构在地震时的动力反应看作是静止的地震惯性力(作为地震荷载)作用下结构的内力分析。1915 年，佐野提出震度法，即根据静力法的概念提出以结构的 10%的重量作为水平地震荷载，于 1923 年关东大地震后的次年建立了最早的桥梁下部结构工程的抗震分析方法。 从动力学的角度分析，把地震加速度看作是结构破坏的单一因素有极大的局限性，因为它忽略了结构的动力特性这一重要因素。只有当结构物的基本固有周期比地面卓越周期小很多时，结构物在地震振动时才可能几乎不产生变形而被当作刚体，静力法才能成立。由于其理论上的局限性，现在已较少使用，但因为它概念简单，计算公式简明扼要，在
6、桥台和挡土结构等质量较大的刚性结构的抗震计算中仍常常用到。 （二） 、反应谱法 （1） 、弹性反应谱法 平地震系数的取值根据抗震设防的烈度水准选用。对于一特定的地震波其加速度反应谱是不规则的，而且一个反应谱总相应于一定的体系阻尼比，实际上我们所使用的规范反应谱，是在输入大量的地震加速度记录后所绘制的很多反应谱曲线经过处理后得到的平均反应谱，平均反应谱在公路工程抗震设计规范(004-89)即是动力放大系数 。所以，结构的地震反应，是以卓越周期为主要成分的地震波激励下的结构的强迫振动。由此即反映出具有不同特征周期的不同场地土对应的反应谱，公路工程抗震设计规范(004-89)根据场地土的分类分别规定
7、了 5%阻尼比的不同的反应谱曲线。 （2） 、非弹性反应谱法 反应谱法的最大缺点是原则上只适用于弹性结构体系，但结构在强烈地震中一般都要进入非线性状态，弹性反应谱分析方法以结构的加速度响应作为其地震作用。由于在强烈的地震作用下，结构将进入弹塑性变形阶段，结构的刚度和自振特性发生了变化，弹性反应谱法计算的结构地震力不能反映其非线性损伤过程，因而在弹性反应谱的基础上发展出非弹性反应谱。 非线性反应谱的一个缺点在于要假设一个典型特殊的滞变反应特征(如弹塑性)。如果反应特征与这些假设有很大的差别，非弹性反应谱的可应用性就会受到削弱。所以将非弹性反应谱应用到桥梁结构抗震中，尚需进一步研究。 （三） 、动
8、力时程分析法 时程分析法是利用实际地震地面运动加速度记录进行抗震分析与设计，能考虑结构的弹性和弹塑性性态，能反映地震动的三大要素(频谱、振幅和持时)，因而在复杂工程结构抗震分析和设计中，得到了广泛的应用。要求提供与设计反应谱相匹配的地面运动加速度时程，建立构件的力-变形滞回模型和轴力-弯矩屈服模型、二维或三维的结构简化计算模型，采用积分法求出结构在每个时刻的弹塑性地震反应。这种方法同样可以求出塑性铰位置和转角，找到结构薄弱部位，但要花费大量的计算时间和费用。同时理论上有些问题还有待改进(如输入地震动及构件恢复力模型的不确定性等)。 2、抗震设防措施 （一） 、场地选择 除了根据地震危险性分析尽
9、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。 （二） 、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。 （三） 、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入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
10、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。 五、结束语 随着桥梁结构抗震设计的不断完善，桥梁结构将会得到更多管理者的重视，在对各方面质量要求越来越严格的背景下，桥梁结构抗震设计与设防措施将会发挥着越来越重要的作用。 参考文献 1范立础，卓卫东.桥梁延性抗震设计.北京:人民交通出版社，2001 2王亚勇.关于设计反应谱、时程法和能量方法的探讨.建筑结构学报.2000 3王亚勇.关于设计反应谱、时程法和能量方法的探讨J.建筑结构学报，2000
