桥梁抗震加固设计方案.docx

桥梁抗震加固设计方案

第一篇：桥梁抗震加固设计方案桥梁抗震加固设计方案引言随着我国现在化城市和经济的飞速发展,交通线路的重要性越加突出,公路交通是国民经济大动脉,同时,也是抗震救灾生命线工程之一。桥梁工程是公路工程的咽喉要道,在保障公路通畅中起着至关重要的作用。而一旦地震使交通线路瘫痪,将会给国家和人民带来极大的损失和不便。大跨度桥梁是交通运输的关键枢纽,对其进行有效的抗震设计,确保其抗震安全性意义深远。一、大跨度桥梁抗震设计发展大跨度桥梁的抗震设计是一项综合性的工作,反应比较复杂,相应的抗震设计也比较复杂。目前,国内外现有的大多数桥梁工程抗震设计规范只适用于中等跨径的桥梁,超过使用范围的大跨度桥梁则无规范可循。我国公路大跨度桥梁的抗震设计规范仍在初步阶段,存在许多需要进一步解决的问题。近年来,美国、日本等一些国家的地震工程专家提出了分级设防的抗震设计思想,一般可概括为:小震不坏、中震可修、大震不倒。我国《公路工程抗震设计规范》规定地震烈度7度以上地区的新建桥梁都必须抗震设防。其中,最主要的建议是要采用两水平的抗震设计方法,即要求结构在两个概率水平的地震作用下,分别达到两个不同的性能标准。二、抗震设计“小震不坏,中震可修,大震不倒”的分类设防抗震设计思想已广为接受,而能力设计思想也越来越广泛地被国内外专家学者所接受。能力设计思想要求在一座桥梁内部建立合理的强度级配,以保证地震破坏只发生在预定的部位,而且是可控制的。具体来说,要选择理想的塑性铰位置并进行仔细的配筋设计以保证其延性抗震能力;而不利的塑性铰位置或破坏机制(脆性破坏)则要通过提供足够的强度加以避免。大跨度桥梁的抗震设计应分两阶段进行:1)在方案设计阶段进行抗震概念设计,选择一个较理想的抗震结构体系;2)在初步或技术设计阶段进行延性抗震设计,并根据能力设计思想进行抗震能力验算,必要时进行减、隔震设计提高结构的抗震能力。1、抗震概念设计对结构抗震设计来说,“概念设计”比“计算设计”更为重要。正是由于地震发生的不确定性和复杂性,再加上结构计算模型的假定与实际情况的差异,使“计算设计”很难控制结构的抗震性能,因而不能完全依赖计算。结构抗震性能的决定因素是良好的“概念设计”。因此,在桥梁的方案设计阶段,不能仅仅根据功能要求和静力分析就决定方案的取舍,还应考虑桥梁的抗震性能,尽可能选择良好的抗震结构体系。在抗震概念设计时,为了保证桥梁结构的经济性和抗震安全性,要特别重视上、下部结构连接部位的设计,桥墩形式的选取,过渡孔处连接部位的设计以及塑性铰预期部位的选择。通常允许桥梁结构在强震下进入塑性工作状态,在预期的部位形成塑性铰以耗散能量,但不允许出现脆性破坏,如剪切破坏。为了保证所选择的结构体系在桥址处的场地条件下确实是良好的抗震体系,必须进行简单的分析(动力特性分析和地震反应评估),然后结合结构设计分析结构的抗震薄弱部位,并进一步分析是否能通过配筋或构造设计保证这些部位的抗震安全性。最后,根据分析结果综合评判结构体系抗震性能的优劣,决定是否要修改设计方案。2、延性抗震设计桥梁的延性抗震设计应分两个阶段进行:1)对于预期会出现塑性铰的部位进行仔细的配筋设计;2)对整个桥梁结构进行抗震能力分析验算,确保其抗震安全性。这两个阶段可以反复,直到通过抗震能力验算,或进行减、隔震设计以提高抗震能力。3、桥梁减、隔震设计减、隔震技术是简便、经济、先进的工程抗震手段。减、隔震装置是通过增大结构主要振型的周期使其落在地震能量较少的范围内或增大结构的能量耗散能力来达到减小结构地震反应的目的。在进行抗震设计时,要根据结构特点和场地地震波的频率特性,通过选用合适的减隔震装置、相应参数以及设置方案,合理分配结构的受力和变形。一方面,应将重点放在提高吸收能量能力从而增大阻尼和分散地震力上,不可过分追求加长周期。另一方面,应选用作用机构简单的减、隔震体系,并在其力学性能明确的范围内使用。减、隔震设计的效果,需要进行非线性地震反应分析来验证。大量研究表明,最适宜进行减、隔震设计的情况主要有:1)桥梁墩柱较刚性,即自振周期较小;2)桥梁很不规则,如墩柱的高度变化较大,有可能导致受力不均匀;3)预测的场地地震运动的能量主要集中在高频分量,而低频分量的能量较少(浅震、近震、岩石地基)。因此,要根据结构特点和场地震动特点决定是否要进行减、隔震设计,以及采取什么减、隔震装置。近年来国内外学者提出在桥梁结构中设置粘滞阻尼器来改善结构的抗震性能,已在多座桥梁中得以应用。有研究表明:将隔震支座与粘滞阻尼器组合使用既能减小结构地震力,又能有效地控制梁体位移及墩、梁相对位移。三、抗震加固技术在决定一座桥梁是否如何加固以前,应先评估其抗震能力。主要是先决定墩柱的破坏形式及墩柱的最大延性能力,其次计算整体屈服的地震加速度及整体的最大延