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摘要:近些年,在我国经济水平不断提升下,推动了我国交通行业的建设与发展。目前桥梁工程的建设项目越来越多,与普通道路工程的建设相比,桥梁工程的建设更具有技术性和复杂性。在当前越来越注重交通舒适和安全的前提下,对桥梁工程的建设质量提出了更高的要求。特别是对于桥梁工程结构抗震方面提出了更高的要求,只有确保了桥梁工程结构具有足够的抗震性能,才能保证桥梁工程具有更高的安全性和稳定性。基于此,本文主要就桥梁结构如何更好地实现抗震设计与设防措施展开了探讨,以供相关人士参考。
关键词:桥梁工程;结构设计;抗震设计
引言
近年来,我国社会经济快速发展,桥梁工程的建设速度也不断加快。桥梁的抗震设计也成为一个重要的话题,尤其是处于地震带的区域,更要在桥梁工程的设计时考虑好抗震设计,确保桥梁在使用过程中的安全性与可靠性,满足我国社会经济的发展需求。为此,对桥梁抗震设计的探析具有重要意义。
1桥梁抗震设计的重要性
随着社会交通形势的日渐严峻,多样化的出行需求对于道路交通设置和规划的要求也逐渐增高,如今,世界范围内的地震次数越来越多,很多国家为了使地震灾害降到最低程度,都在不断探索新的抗震方法。对于交通方面来说,桥梁的抗震设计会对整个交通领域的安全性起到较大影响,桥梁的抗震设计会直接提高桥梁在经历地震灾害时的稳定性,保证桥梁本身及周边的道路通行安全。作为桥梁设计工作人员,要不断普及桥梁抗震设计的重要性。当然,在了解桥梁抗震设计的重要性的同时,我们更要清楚的了解桥梁震害的主要原因。
2桥梁工程中桥梁结构抗震设计的关键点
2.1对桥梁结构进行合理化计算
合理计算桥梁结构应当与具体情况相结合,计算整个桥梁的结构。在计算过程中因墩柱高度的不同,使得其受到温度、汽车制动力等因素的影响,导致桥梁上部结构可能产生水平力,或力的分配不均匀,因此在计算过程中需要模拟边界条件。
2.2梁柱刚性连接抗震设计
美国和日本在20世纪末均发生过地震,导致较多钢结构出现断裂状况,使得桥梁的使用受到了影响,给国家造成了较为严重的经济损失。基于这一问题,有关领域开始对钢结构进行了改进,提升构件的延展性,防止节点连接位置因延展性不佳而出现脆性破坏的问题。当前在梁柱刚性连接中最为常用的一种形式是栓焊混合连接形式,构造较为简单,并且施工便捷,但是因其容易出现断裂的问题,需实施补焊处理。补焊位置在梁腹板以及抗剪板之间,能够提升节点部位的塑性转动能力。现场焊接会受到多种因素的影响,因此必要时可以选择拼接的连接方式,可以降低连接问题的发生几率。
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设置多道抗震防线
想要从根本上预防可能存在的风险,就要预先设置风险的防护手段,在桥梁的抗震设计工作中要遵循尽量设置多道抗震防线的原则,保证桥梁能够在遭遇不同方向震力的同时依然保持自身的稳定性。如果在地震的破坏下,第一道防线被破坏,后续的防线也能够紧接着提供后续的保护,这种多道抗震防线设置的原则能够从根本上保证桥梁的稳固性,可以有效的提高桥梁在经历地震灾害时桥体的稳定性和抗震能力。
2.5对结构总体布置进行优化
在进行建筑形状设计的过程中需保证其具有规则性,这是因为形状简单能够具有更加明确的受力性,即使出现地震之后也能够减轻破坏的程度。因此在进行抗震设计时需根据桥梁功能对桥梁的设计进行简化,在保证结构对称的情况下来减小桥梁的质量中心和刚度中心存在的偏差问题。强度连续变化和刚度连续变化均可以起到良好的抗震效果,因此对桥梁设计时应分析强度和刚度的变化状态。在桥梁设计和建设时要保证刚度和承载力在同一平面内处于均匀的状态,在竖向结构上应处于连续、均匀的状态。
2.6基于位移的设计方法。
实际上,在很早之前就有基于位移的设计方法,但知道最近几年这一设计思路的发展才逐渐深化,也由此成为桥梁抗震设计的主要方法。这种方式是在结构强度不足的基础上总结出来的,强度不足的主要原因在于一些外在环境,包括经济、施工水平等方面因素的影响,导致强度不足。在地震对梁体结构产生影响时,结构会因此产生形变,这种情况下只有通过结构性能衡量指标的改变选择一些适合的或者安全系数更高的构件。
3桥梁结构抗震设计设防措施
为了提高桥梁结构的抗震性能,必须做好桥梁结构的抗震设防工作。首先,在桥梁场地的选择方面,就需要根据抗震需求科学选择场地。比如可以对区域的地震危险性进行分析,尽可能选择安全的建设场地,具体应该以坚硬的场地为宜,坚硬的场地在发生地震时可以避免地基失效问题的发生,这对于降低震害对桥梁结构的影响具有重要的意义。其次,为了保证桥梁结构抗震性能的可靠性,还需要保证整个桥梁体系的完整性和规则性,这也是一项尤为重要的设防措施。比如桥梁建设过程中,其上部结构必须保证连续性,这对于降低地震时对上部结构造成的影响具有重要的作用,同时还可以更好的发挥结构的空间作用。而就桥梁的规则性而言,即在桥梁平面或立面以及结构的布置方面,都必须保证几何尺寸、刚度、对称、均匀的规则性,这样可以避免突然震动变化对桥梁结构造成的影响。最后,在桥梁结构抗震设防方面,还需要加强提高结构强度和延性,以此来起到抗震设防的作用。比如可以利用桥墩自身加强的延性和强度,将地震力通过限度内的塑性变形渐渐分散,以此来实现对震害的有效耗散。强度与延性是决定桥梁结构抗震性能的重要参数,所以在抗震设防中必须提高重视。
结语
抗震设计作为桥梁安全设计的重要组成部分,经过多年的案例分析和学术研究,已形成了较为成熟完整的理论体系,并应用于实际工程中,取得了良好的预期效果。但是,由于技术和认知上的限制,抗震设计远远不能达到理想的效果,并且在某种程度上可以减少财产损失、人身安全和地震引起的常规干扰。这已成为我们对相关技术进行持续研究的原动力,也是桥梁学术研究发展的原动力。
参考文献:
[1]肖银涛,何江明.浅谈公路桥梁抗震设计[J].交通建设,2017(32):257-259.
[2]张军.桥梁抗震设计规范现状与发展趋势[J].工程科技与产业发展,2017(08):59-60.
[3]李宗建.基于抗震设计的新型高墩构造比选——以黄韩侯铁路纵目沟特大桥105m高主墩为例[J].铁道标准设计,2020(6):98-103.
[4]郑新亮,谢毅,高爽.桥梁桩基础抗震性能分析及工程设计探讨[J].中国建筑金属结构,2020(9):76-77.