石家庄市政设计研究院有限责任公司 河北石家庄 050000
摘要:我国桥梁的建设技术日益增长,但地震等自然灾害仍会对桥梁的稳固性产生一定的影响。强烈的地震会损害人民的生命及财产安全,并对桥梁造成严重破坏。而桥梁在抗震救灾和物资运输中发挥着尤为重要的作用,一旦在地震中损坏,交通中断,将导致车辆无法通行,造成救援困难等问题。因此,研究桥梁抗震设计,加强桥梁的抗震性能,建设更加安全稳定的桥梁,从而减少自然灾害造成的损失,促进我国经济的发展。
关键词:桥梁;抗震设计;加固技术;分析
一、抗震加固设计分析
在结构施工前,桥梁的抗震设计更为重要。由于不同等级的地震具有很大的不确定性和复杂性,所以假定桥梁在地震作用下的模型与实际建成情况不同,为了提高桥梁结构的抗震安全性,需要对桥梁的抗震设计进行分析。如应注意桥梁上下结构连接部位的抗震设计,包括桥墩的类型、支座的位置和支座类型的选择,以确保桥梁具有稳定的抗震结构体系。在恒荷载和刚度一定的情况下,提高结构的整体强度和延性可以达到有效的抗震目标。这是因为提高刚度可以减小结构的变形,增加强度和延性可有效提高桥梁的抗震能力。构件的反复变形会造成构件产生次内力,出现裂缝及应力集中的现象,降低构件的刚度和减小构件的延性,因此在桥梁抗震设计中应注意构件的延性和刚度。桥梁延性设计主要为以下两个方面:(1)对结构薄弱部位采用增加钢筋、改变截面形式等方法加强抗震设计;(2)提高其抗震等级,并对整个桥梁结构抗震性能进行模拟分析和验证。
二、桥梁结构抗震设计注意事项
(一)高低布置形式或深浅槽布置形式
在抗震设计实践中,桥梁结构的地底基础有多种形式,我国采用的平底板型居多,但是这种基础底板不太适合于地质活动活跃的地区,在平底板基础高低一致,就会导致变道或改变形态,长期以往对桥梁结构提有着非常不利的影响。大型多跨桥梁结构由于跨度大、跨数多很容易造成严重的变形现象,一旦达到一定的程度就会致使桥梁结构损坏甚至报废,涉及到的经济成本非常高。针对这样的情况,我们要结合所涉及区域的实际情况进行分析,并借鉴多地的建设经验,为所涉及的桥梁抗震设计参考更多的数据和经验。根据以往的实践,有的山坳桥梁中可以保留原有的深基槽,并采用深浅基槽的布置方式,提升抗震设计综合水平,在不改变形态基础上减少桥梁结构的塌落次数,以此延长其使用寿命。深浅槽布置是大型多跨桥梁结构体的改善型布置方式,对于增加桥梁结构基础有着重要意义,也是实际设计中的一种创新形式,但是要根据现场的实际和到情况进行验算,选择深浅适中的位置。
(二)抗震设计中的排水系统布置
很多桥梁涉及区域会存在水流湍急、水量大的问题,在进行抗震设计的时候要考虑排水要素,在其周边布置泵站是设计环节必须要严肃正视的问题,一旦排水系统设置不够精确或者不合理,直接关系到日后的运行情况以及性价比。一般设置在桥梁较宽、沿线长的地段,所以必须要满足使用设计功能,但是上游可能突发洪水,就要有足够的抵御能力,同发生地震衍生的水利灾害后也不能阻止水流,所以涉及相关的运行管理及经济投资等问题。在我们设计环节,上游如果桥梁结构必须能够快速的塌坝,这就首先要计算泵站的运行能力,保证符合排水规模,但是充坝的时间很少有约束。
所以在泵站布置的时候要尽量使用大泵排水、校泵充气,水下要预埋潜水泵作为不时之需的备用泵,用大泵站排水主要是为了抗震救灾时候争夺更多的宝贵时间,通过优化道路桥梁上下游的水利设施,提升迅速排水和泄洪能力,对于提升道路桥梁抗震设计水平具有重要意义。在桥梁设计实践中,要结合抗震设计的实际情况,构建一体化的桥梁抗震设计思路,助力现代桥梁抗震设计实际效果,提升桥梁设计综合水平。
三、桥梁抗震加固技术探讨
(一)加强桥梁结构强度
桥梁是由许多构件组成的整体,其中一些结构由于强度不足,在地震作用下发生损坏。如果关键部位受损则会导致桥梁垮塌,因此必须采取一定的加固措施,使构件稳定,不发生位移,保持桥梁原有的空间结构。从桥梁的整体性能及材料来看,增加桥梁结构的强度可以有效抵抗地震对桥梁的影响,增加桥梁的刚度并保持结构的整体性能,可以使桥梁较好地适应地震的影响。所以设计时需根据其用途及使用年限进行设计,保证其正常使用及地震作用下的承载能力,从而提高桥梁的刚度、强度和延性,对保护桥梁和抵抗自然灾害具有重要作用。
(二)提升结构间的连接整体性
各部分结构构件通过连接,使桥梁作为一个整体结构进行运营。因此对于桥梁结构中的薄弱环节,如构件连接处,应加强结构间的连接的整体性,从而提高桥梁的抗震强度,保证结构的延展性。在桥梁抗震试验中,为了提高桥梁的抗震性能,需通过模拟分析不同地震作用下桥梁的动力响应,及不同结构构件之间连接性能,从而找出避免桥梁因地震的影响而倒塌因素,并找出解决方案。
(三)谨慎施工连接构件
在我国桥梁建设中,桥梁连接构件的设计不合理,桥梁在运营阶段关键构件会发生耐久性损伤、变形或位移,使桥梁承载能力下降,在地震作用下被严重破坏。桥梁连接在保证桥梁的整体性和延展性方面起着重要的作用,部分施工单位的管理层对此没有足够重视,在施工中,振捣不均匀,养护条件不足,造成结构裂缝超限、接缝表面变形等。当地震发生时,连接结构的承重能力下降,在地震的冲击作用下发生破坏,进而导致桥梁的主体结构损坏。同时,在使用期间,需要对桥梁构件及时维护和保养,以提高对地震冲击的适应能力,防止桥梁出现裂缝。相邻桥梁之间也可进行结构加固,增加连接构件,以防止桥体出现过大位移。连接构件长期受作用力影响,易出现变形问题,为了保证桥梁抗震性能及结构稳定性,必须进行全面检查和及时维修。
(四)使用碳纤维加固
桥体混凝土结构中加入碳纤维材料,能够有效提升桥梁的抗震性能。这是因为碳纤维材料的强度、密度、弹性和耐腐蚀性均优于普通钢筋。在进行碳纤维材料加固的同时,还需加入一些树脂。
四、结语
总之,桥梁抗震设计及加固技术在桥梁设计及维修中占有重要地位,因此有必要应用国内外的先进科学技术,通过试验分析不断完善其理论和施工方法,并结合桥梁的抗震设计规范,进一步提高桥梁在遭遇强震时的抗震性能,保证桥梁结构的稳定性及桥墩在地震作用下的结构安全,使桥梁充分发挥其使价值。
参考文献
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