桥梁结构抗震设计要点及抗震措施 冯超1

发表时间:2021/5/31   来源:《基层建设》2021年第3期   作者:冯超1 吴里强2
[导读] 摘要:近年来人们生活水平的提高,对建设施工质量的要求也在提高。
        中建四局第五建筑工程有限公司  广东深圳  518000
        摘要:近年来人们生活水平的提高,对建设施工质量的要求也在提高。桥梁工程在我国是连接不同区域之间的重要纽带,但由于我国很多区域处于地震带上,对桥梁的抗震性能要求较高,因此,需要在设计之初做好抗震设计,提升桥梁工程的抗震性能。本文就桥梁结构抗震设计要点及抗震措施展开探讨。
        关键词:桥梁工程;抗震设计;荷载
        引言
        近几次大地震中,一些早期经过抗震设计的桥梁,在中等强度的地震作用下即遭到严重破坏,反映出以往的桥梁抗震设计规范存在着一定的缺陷,各国相关工程师及学者对现行的抗震设计规范进行反思和修订,对结构的抗震设防标准与抗震设计原则也提出了一系列新观点。
        1桥梁震害分析
        在城市现代化发展进程中,城市人口形成了聚集状态,加快了区域内经济发展进程。交通网络应用在城市命脉主体中,旨在全面提升城市抗震性能,加强桥梁抗震效果设计。依据最近几十年实际发生的地震灾害事件,桥梁工程在地震灾害中极易遭受破坏,作为抗震防灾的关键环节。桥梁工程在发生破坏时,将会阻断受灾区的交通线路,提升灾区救援困难,使地震引起的关联灾害持续深化,增加了救灾、灾后建设等工作的难度。与此同时,桥梁在社会组织作为交通性基础设施,在建设时投入大量资金,极具公共性,灾后运维管理存在多重阻碍。为此,加强桥梁抗震设计,尽可能地减少桥梁在地震中产生的损失问题,保障公共区域的基本安全。结合往期地震中桥梁震害的具体情况,大致分为四种破坏类型:第一种桥梁工程震害为上部结构破坏,第二种为支座破坏,第三种为下部结构破坏,第四种基础结构破坏。
        2桥梁结构抗震设计要点
        2.1合理计算桥梁结构
        桥梁工程在进行抗震设计过程中,需要结合实际情况,对桥梁整体结构进行计算。在计算期间,由于不同的墩柱高度不同,在温度、汽车制动力等各种因素的影响下,桥梁上部结构在受到这些因素的影响后,会产生水平力,力的分配并不均匀,所以在计算时要对边界条件进行模拟
        2.2强度设计
        桥梁工程的抗震设计,是最早采取的设计方法,设计的基础元素为强度。设定地震力作为结构分析的荷载,将其假设为静荷载,测定结构构件属性的合格状态。构件属性包括其强度与刚度,测量此两种属性在特定状态时的失效表现。此种以强度为设计原则的方法,仍然沿用在诸多抗震设计工作中,是一种颇为有效的抗震设计方法。
        2.3地震荷载
        地震荷载的分析包含的内容众多,需要对所在地区的震动峰值、加速度进行确定,同样,也要对抗震设计程度进行确定。在设计期间,桥梁的抗震程度较高,一般要高出1度。在设计期间,要增加挡块,方向为横向与竖向,而且要将橡胶垫片进行加装,在提升桥梁结构延展性期间,可以对集中部位的钢筋进行适当增加。假设桥梁工程项目为7度区的高速公路,对桥梁的规格确定为B类,这时可以设地震的基本烈度、地震动峰值加速度、场地地震动反应谱特征周期分别为7度、0.10g、0.45s。确定出桥梁的墩高为57.5m,又由于桥墩的高度超出30m,已经不再是规则的桥梁,所以,对于桥梁的抗震性能进行分析具有重要意义。可以通过MM/TH法对抗震要求进行设计。
        2.4性能为核心的抗震设计
        以性能为核心开展的抗震设计,属于桥梁工程整体的抗震设计策略。抗震性能具体指桥梁工程结构在承受地震力时,地震力具有不规律性,桥梁工程结构的抗震性能具有预期对抗地震力的目标性能。应设计目标范围,对受损情况予以控制,保障桥梁工程在地震完成时,其交通性、安全性能够继续保持。性能为核心的抗震设计的应用优势在于:从宏观视角保障抗震设计可行性,完成定性向量化目标的过渡,调整抗震设计的核心价值。由保障桥梁工程安全性,转化为各类地震作用桥梁工程性能建设目标,以此借助多重设计视角、多层次抗震设计元素,最大程度地保障桥梁工程结构稳定,减少地震灾害带来的负面应用。

桥梁工程结构性能的建设预期内容,具体表现如下:(1)针对地震危险因素采取科学定义确定方式。(2)针对桥梁工程结构在各类地震灾害作用下有可能性形成损坏、性能降低等问题,确定桥梁工程结构建设形式,保障其震后使用的有序性。(3)抗震性能设计包括多种方法,具体表现为承载力确定、位移控制、能量设计等。
        2.5桥梁工程中桥梁抗震设计的方法
        在设计期间需要一定的方法,具体有以下几种:(1)概念设计。根据以往的抗震经验,在设计时需要获取抗震设计的基本概念与思路,为桥梁结构设计的方案及细节确定提供支持。(2)地震响应分析方法的改变。抗震设计理论与方法在不断创新变化,在设计期间需要考虑地震的特征以及其他特征。(3)多阶段设计方法。抗震设计工作在不断变化,尤其是在不同结构、不同概况地震等的作用下,需要在设计时分为多个阶段,这样才能够实现从单一阶段设计到多阶段设计方法的转变。(4)根据性能设计。强度虽然是抗震能力衡量的一个重要指标,但是不能作为唯一的指标,主要是由于在强震下材料的弹塑性会发生改变,在塑性阶段消耗地震能力的大小及变形情况,可以对发生破坏的情况进行判断。在抗震设计时,需要对抗震性能进行判断,这样才能确保设计的可靠性与合理性。
        2.6BIM技术在桥梁抗震中的应用
        BIM技术能够提供全面、详细的桥梁信息模型,桥梁结构与施工模式之间的联系十分密切,在施工方式发生变化时,桥梁配筋、形态都会改变。在施工方案拟定、优化时,设计人员需要应用BIM技术,在施工阶段针对各个环节进行模拟,充分控制桥梁施工过程。例如,在桥梁工程施工过程中,设计人员可以利用有限元模型,针对桥梁结构的安全性进行分析,呈现各项施工方式的差异性和复杂性,以此为基础合理编写施工方案,为后续桥梁工程施工的有序进行提供支持,提升施工的整体质量和效率。
        3抗震措施
        3.1正确选择地址
        桥梁地址的选择十分关键,抗震设计过程中需要考虑桥梁选址,确保在区域内能具有良好的抗震性能,而且还要保证地面不能松软,确保地面的牢固性。因此,在抗震设计过程中,要考虑地址与土质,确保桥梁具有良好的抗震性能。
        3.2按一致危险性原则
        计算不同设计基准期桥梁抗震重要性系数,并将公路、城市桥梁抗震设防标准按预期使用年限划分成5档,且给出了各档抗震重要性系数,分别是:预期使用年限t≤15年,无需设防;15<t≤35,抗震设防等级为L1;35<t≤60,抗震设防等级为L2;60<t≤80,抗震设防等级为L3;80<t≤100,按照新建桥梁的设防标准进行抗震设防。
        3.3设置多道抗震防线
        为减轻地震对桥梁产生的影响与破坏,在抗震设计期间需要做好防线设置,以便对地震产生的力进行合理应对。尤其是地震等级较高时,就会对防线产生破坏,在破坏后还能发挥其他作用。通过多道抗震防线的设置,为桥梁工作的安全性提供支持,避免发生塌陷的情况。
        结语
        综上所述,桥梁工程作为提升社会经济发展能力的关键因素,在人们出行、物资运输等方面发挥着重要作用,其工程结构的稳定性直接关乎人们的生命安全。为此,以桥梁安全为视角,综合开展抗震设计,维护桥梁工程整体结构安全较为关键。在设计期间需要重点关注一些注意事项,这样才能为抗震设计水平的提升提供支持,确保我国桥梁工程建设的有效进行。
        参考文献:
        [1]李建中.桥梁抗震设计理论发展:从结构抗震减震到震后可恢复设计[J].中国公路学报,2019(12):1-9.
        [2]王克海.减隔震桥梁设计方法及抗震性能研究综述[J].公路交通科技,2019(2):74-84.
        [3]韩强.自复位双柱式摇摆桥梁抗震设计方法及工程应用[J].中国公路学报,2020(12):169-177.
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