前言:想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎?我們特意為您整理了5篇橋梁抗震范文,相信會(huì)為您的寫作帶來(lái)幫助,發(fā)現(xiàn)更多的寫作思路和靈感。
中圖分類號(hào):K928文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
橋梁作為交通生命線的樞紐工程,一旦遭受地震破壞,將會(huì)導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失,并影響震后災(zāi)區(qū)的救援和重建工作,使得人們對(duì)橋梁的抗震性能越來(lái)越重視。橋梁抗震性能研究主要有兩個(gè)方面,一是對(duì)新建橋梁采取合理的抗震設(shè)計(jì)和抗震構(gòu)造措施;二是對(duì)現(xiàn)役橋梁的抗震加固。
一、橋梁抗震前期設(shè)計(jì)
1、前期總體設(shè)計(jì)應(yīng)注意問(wèn)題
總體設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題在公路橋梁總體設(shè)計(jì)中,首先需要注意的是橋位的選擇。橋址應(yīng)選擇地質(zhì)堅(jiān)硬的場(chǎng)地,如基巖、堅(jiān)實(shí)的碎石類地基以及硬粘土地基都是比較理想的首選場(chǎng)地。
要注意避開(kāi)地震時(shí)可能發(fā)生地基失效的松軟場(chǎng)地,如飽和松散粉細(xì)砂、人工填土、極軟的粘土地基以及不穩(wěn)定的坡地都屬于是危險(xiǎn)地區(qū)。如橋梁是拱橋形式那么則應(yīng)盡量避免跨越斷層,在特殊情況下,則要先進(jìn)行地震安全性評(píng)價(jià)再進(jìn)行選擇;其次要注
意的是橋型的選擇。應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡匦巍⒌刭|(zhì)條件,工程規(guī)模以及震害經(jīng)驗(yàn)來(lái)選擇合理的橋梁型式以及墩臺(tái)和基礎(chǔ)型式,還要盡可能地采用技術(shù)先進(jìn)的、經(jīng)濟(jì)合理的以及便于修復(fù)加固的結(jié)構(gòu)體系。同時(shí),可以考慮采用減震的新結(jié)構(gòu),如型鋼混凝土結(jié)構(gòu)等;最后要注意的是橋孔的布置。要選擇有利于抗震的等跨布置,要注意體形簡(jiǎn)單、自重輕、剛度和質(zhì)量分布均勻、重心低、便于施工的型式,盡可能地避免高墩與大跨的結(jié)合
2、橋梁抗震構(gòu)造措施
橋梁抗震構(gòu)造的有效措施可以分為基礎(chǔ)抗震措施、橋臺(tái)抗震措施和橋墩抗震措施要防止地震引起的動(dòng)態(tài)和永久的不均勻變形,就要求必須做好基礎(chǔ)抗震,即要在增加基礎(chǔ)的整體性和度的同時(shí)減輕上部荷載。對(duì)于橋址位于可能發(fā)生地震液化的地段時(shí),應(yīng)采用使樁或沉井穿過(guò)可能液化的土層埋入較穩(wěn)定密實(shí)的土層內(nèi)一定深度的深基礎(chǔ),并在樁的上部(離地面1~3m的范圍內(nèi))加強(qiáng)鋼筋布設(shè);橋臺(tái)抗震應(yīng)采取加強(qiáng)橋臺(tái)胸墻、增加配筋以及在梁與梁子健和梁與橋臺(tái)胸墻之間設(shè)置彈性墊塊等有效措施,以達(dá)到緩和地震沖擊力的目的。對(duì)于淺基的
小橋和通道則要加強(qiáng)下部的支撐梁板,也可以做滿河床鋪砌,是橋梁結(jié)構(gòu)盡量保持四鉸框架以起到防止墩臺(tái)在地震時(shí)滑移的作用。對(duì)于橋址位于液化土或軟土地基時(shí),可盡量使橋梁中線與河流呈正交并適當(dāng)延長(zhǎng)橋長(zhǎng),將橋臺(tái)定位于穩(wěn)定河岸上的方法來(lái)起到抗震的效果;橋墩抗震的常用方法是利用橋墩的延性減震。高墩可采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),空心截面,適當(dāng)加大樁、柱的直徑,也可采用雙排的柱式墩和排架樁墩,在樁、柱之間設(shè)置橫系梁等,以達(dá)到有效提高橋墩的抗彎延性和抗震強(qiáng)度的目的。
二、現(xiàn)役橋梁抗震加固方法
抗震加固的主要目的在于防止橋跨倒塌,其次是將損傷、破壞控制在一定程度內(nèi)。一般來(lái)說(shuō),在橋梁加固中有兩種策略。一是增加橋的抗震能力,使結(jié)構(gòu)有足夠的強(qiáng)度去抵抗地震力;二是降低地震對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng),使現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度能夠抵抗地震作用,比如增加隔震支座。
1、上部結(jié)構(gòu)加固
上部加固的主要目的是防止各種原因引起的落梁破壞。
(1)伸縮縫和鉸
加固簡(jiǎn)支鋼梁或預(yù)制混凝土梁,最常用的、也是最傳統(tǒng)的方法就是使用纜索約束裝置,設(shè)計(jì)纜索時(shí)應(yīng)注意盡可能少地占用梁和下部路面之間的豎向凈空。如果期望縱向位移大于有效支座寬度,簡(jiǎn)支梁的纜索加固方法可以與墩帽支座的加寬相結(jié)合。鋼梁的另一種加固辦法是,用拼接板把腹板聯(lián)系在一起,使梁在墩帽支座上保持連續(xù)。跨中有鉸的梁,應(yīng)增加鉸的約束裝置。由于在地震中,鉸支座會(huì)發(fā)生局部性損傷,鉸支座可用的實(shí)際長(zhǎng)度要比最初設(shè)計(jì)的長(zhǎng)度要小的多。因此要加寬鉸支座或者將框架體系連在一起是很有必要的。
(2)側(cè)向支撐
梁之間的側(cè)向剛度通常由某種橫向支撐體系或橫隔梁提供。這些側(cè)向支撐體系常用來(lái)抵抗風(fēng)荷載、施工荷載、活荷載所引起的離心力及地震荷載。而且,側(cè)向支撐體系不能承受支座承載能力和剪切鍵能力那么大的力,結(jié)果是支撐體系屈曲。理想的辦法是,增加另外幾組實(shí)際上盡可能接近支座的支撐、加勁肋或橫隔梁。
(3)混凝土邊梁
邊梁是用來(lái)提高混凝土橋的縱向能力。這些梁把已有的箱型結(jié)構(gòu)外的相鄰排架連接在一起。在在單層橋梁結(jié)構(gòu)中,外伸梁在縱向激勵(lì)下易扭曲。在雙層結(jié)構(gòu)中,邊梁需要有足夠的剛度和強(qiáng)度,以保證塑性鉸出現(xiàn)在柱上,減小了下層橋面外伸梁墩帽的扭轉(zhuǎn)需求量
2、下部結(jié)構(gòu)加固
橋梁的大部分地震損傷破壞發(fā)生在下部結(jié)構(gòu)上,因此下部結(jié)構(gòu)加固是整個(gè)橋梁抗震加固工程的重點(diǎn),也是難點(diǎn)。
(1)柱罩
所依據(jù)的理論是提高現(xiàn)有鋼筋混凝土橋墩的延性、抗剪和抗彎能力。在一些情況下,限制塑性鉸區(qū)域的徑向膨脹應(yīng)變。實(shí)驗(yàn)表明,把徑向膨脹應(yīng)變限制在01001,鋼筋的搭接接頭就會(huì)保持固結(jié)而且能產(chǎn)生截面完全塑性彎矩能力。與限制徑向應(yīng)變相反,在提供整個(gè)塑性鉸區(qū)域足夠約束的同時(shí),允許發(fā)生大于01001的徑向膨脹應(yīng)變,使得有可能形成鉸
(2)填充墻
對(duì)于多柱橋梁來(lái)說(shuō),填充墻是個(gè)較好的方法。它有兩個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn):不僅提高了柱的橫向能力,而且限制了柱的橫向位移。通過(guò)限制柱的橫向位移,便消除了在墩帽中形成塑性鉸的可能。費(fèi)用可能小于前述的其他幾個(gè)加固方法。值得注意的是,在稍微傾斜或沒(méi)有傾斜的橋梁排架的縱向能力方面,填充墻不是有效的。
(3)連梁
連梁是用于提高混凝土排架的橫向能力的。連梁的功能由它在地面標(biāo)高以上的位置決定。連梁置于排架底部標(biāo)高處,以替代現(xiàn)有不足的墩帽。這類連梁的主要功能就是保護(hù)現(xiàn)有上部結(jié)構(gòu),迫使在柱上產(chǎn)生塑性鉸。小的地震下也易受損。支座加固,一般是用彈性橡膠墊支座取代鋼滾軸式支座來(lái)實(shí)現(xiàn)。
(4)帽梁的加固
帽梁存在著幾種潛在的失效模式。按照墩帽的類型,這些易損性可能包括支座破壞、剪切鍵破壞、支座寬度不夠以及帽梁破壞等。帽梁失效模式包括彎曲、剪切、扭轉(zhuǎn)和節(jié)點(diǎn)剪切。
(5)基礎(chǔ)加固
通?;A(chǔ)的加固是:增設(shè)上覆蓋層以提高基礎(chǔ)抗剪能力,或均勻加寬基礎(chǔ),增加接觸面積以提高穩(wěn)定性和抗彎能力,還有就是把基礎(chǔ)錨固于土中或是通過(guò)連接桿穿過(guò)基礎(chǔ)把承臺(tái)與樁聯(lián)系起來(lái)。
參考文獻(xiàn):
關(guān)鍵詞:橋梁抗震設(shè)計(jì);影響;重要性;方法
中圖分類號(hào):U445.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
最近幾年,我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)快速發(fā)展,推動(dòng)了鐵路工程、公路工程以及市政工程的發(fā)展,而這些工程都會(huì)涉及到橋梁建設(shè),所以橋梁在數(shù)量和跨度上得到了很大的提高。與此同時(shí)橋梁也出現(xiàn)了很多問(wèn)題,2008年的汶川地震促使橋梁遭到嚴(yán)重?fù)p壞。橋梁遭到損害之后,不僅促使群眾損失了生命財(cái)產(chǎn),也降低了相關(guān)部門應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的能力,所以橋梁抗震設(shè)計(jì)是非常重要的。
一、地震對(duì)橋梁的影響
橋梁和建筑結(jié)構(gòu)相比,對(duì)地震的反應(yīng)更加敏感。建筑結(jié)構(gòu)體系內(nèi)部是高次超靜定,如果有承重構(gòu)件損壞,其他的構(gòu)件可以繼續(xù)承重,所以不一定能造成災(zāi)難性的后果。可是,橋梁結(jié)構(gòu)一般是靜定結(jié)構(gòu)或者低次超靜定結(jié)構(gòu),如果一個(gè)或者幾個(gè)構(gòu)件遭到損壞,就會(huì)影響整個(gè)結(jié)構(gòu),促使橋梁在發(fā)生地震時(shí)就會(huì)受到嚴(yán)重影響。
地震主要通過(guò)兩種形式影響橋梁結(jié)構(gòu)物,首先是場(chǎng)地和結(jié)構(gòu)物發(fā)生相對(duì)位移,導(dǎo)致強(qiáng)制變形;其次是場(chǎng)地運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物震動(dòng)。第一種是因?yàn)閺?qiáng)制變形產(chǎn)生的超靜定內(nèi)力或者嚴(yán)重的相對(duì)變形對(duì)結(jié)構(gòu)物的安全產(chǎn)生影響;第二種是利用慣性力將地震載荷加到結(jié)構(gòu)物上,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物的承受超過(guò)其承載極限,進(jìn)而損壞橋梁。
二、橋梁震害分析
橋梁震害受到地震烈度的直接影響,如果烈度較低,產(chǎn)生的震害就輕,如果烈度較高,產(chǎn)生的震害就重。同時(shí),橋梁的震害還受到橋梁的結(jié)構(gòu)形式、體系布置以及橋址區(qū)的影響。
(一)橋梁支座的震害
橋梁結(jié)構(gòu)中抗震性能比較薄弱的環(huán)節(jié)是橋梁支座。通過(guò)對(duì)震害的調(diào)查表明支座震害較為嚴(yán)重。主要由于橋梁設(shè)計(jì)忽視了抗震要求,導(dǎo)致有些支座形式和材料不能滿足抗震要求,同時(shí)連接和支檔等構(gòu)造措施不夠合理。支座遭到破壞主要表現(xiàn)為支座脫落、支座錨栓被剪斷、支座位移等。
(二)橋梁墩柱的震害
橋梁墩柱震害主要表現(xiàn)為墩柱彎曲破壞和墩柱剪切破壞。而彎曲破壞主要表現(xiàn)為混凝土剝落、開(kāi)裂等,進(jìn)而導(dǎo)致嚴(yán)重的形變。剪切破壞常見(jiàn)于大地震,這屬于脆性破壞,一般導(dǎo)致橋梁垮塌,產(chǎn)生嚴(yán)重的震害。
(三)橋梁橋臺(tái)的震害
橋臺(tái)震害主要表現(xiàn)為地基承載力喪失之后會(huì)導(dǎo)致橋臺(tái)滑移、臺(tái)身和上部結(jié)構(gòu)的碰撞、橋臺(tái)傾斜。如果一端橋臺(tái)垮塌就會(huì)嚴(yán)重?fù)p害邊跨橋梁。例如唐山大地震導(dǎo)致較多的橋梁破壞,尤其是橋頭高填土處等。
(四)橋梁基礎(chǔ)的震害
大部分震害資料表明,橋梁基礎(chǔ)發(fā)生震害主要由于地基失效。樁基礎(chǔ)的震害,不僅由于地基失效,還因?yàn)樯喜拷Y(jié)構(gòu)的慣性力導(dǎo)致的彎曲破壞等。另外不合理的樁基設(shè)計(jì)也導(dǎo)致了震害。
(五)落梁
落梁震害主要表現(xiàn)出縱向落梁。主要由于地基失效導(dǎo)致橋梁跨度變大或者錯(cuò)位等。在地震中經(jīng)常發(fā)生落梁事故,例如唐山大地震有18座公路橋梁發(fā)生落梁,在汶川大地震中也發(fā)生類似的落梁震害,最終導(dǎo)致橋梁垮塌。
三、橋梁抗震的重要性
(一)建筑抗震設(shè)防重要性的分類
依據(jù)建筑對(duì)在社會(huì)、政治、經(jīng)濟(jì)、文化的影響程度,建筑抗震設(shè)防類別的重要性可以分為甲類、乙類、丙類、丁類。而橋梁屬于甲類,其抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該高于本地區(qū)抗震設(shè)計(jì)基本地震加速值A(chǔ)得要求。而公路橋梁抗震設(shè)防有可分為甲類和乙類。如果橋梁在交通網(wǎng)絡(luò)中占有關(guān)鍵位置,并且承擔(dān)著較大的交通量的大跨度橋是甲類;而在交通樞紐上的其他橋梁是乙類。根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)甲類指的是那些多孔跨度超過(guò)1000米或者單孔跨徑超過(guò)150米;乙類指大、中、小橋梁。
四、橋梁抗震設(shè)計(jì)的主要方法
防止落橋的主要方法有AASHTO-LRFD橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范和Caltrans橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范。
(1)AASHTO-LRFD 橋梁設(shè)計(jì)方法
首先,這種橋梁設(shè)計(jì)方法中的地震荷載是一種水平效應(yīng)。通過(guò)彈性地震反應(yīng)系數(shù)和上部結(jié)構(gòu)等效重量之積,可以得到地震荷載的水平效應(yīng)。地震的
反應(yīng)系數(shù)公式為:Cm=1.25AS/Tm¾<2.5A=A90.8+4Tm=3ASTm¾。
公式中,A 表示的是加速度系數(shù),A 的確定是根據(jù)等震圖進(jìn)行的,等震圖表示在設(shè)計(jì)壽命50 年之內(nèi)超過(guò)這個(gè)地震等級(jí)的概率為10%;S 表示的是場(chǎng)地系數(shù);Tm 表示的是以秒為單位的第m 模態(tài)的結(jié)構(gòu)周期。通過(guò)地震的反應(yīng)系數(shù)公式,可以采用四種地震分析方法對(duì)設(shè)計(jì)圖進(jìn)行合理設(shè)計(jì),分別是均布荷載法、單模態(tài)譜法、多模態(tài)譜法和時(shí)程法。
(2)Caltrans橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范
Caltrans橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范是一種單一水平基準(zhǔn)力的設(shè)計(jì)方法,主要有四方面設(shè)計(jì)組成:用彈性加速反應(yīng)譜ARS定義地震力、用多模態(tài)反應(yīng)譜分析考慮橋臺(tái)剛度效應(yīng)、用延性和風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)設(shè)計(jì)構(gòu)建以考慮非彈性效應(yīng)、合理設(shè)計(jì)構(gòu)建詳圖。此種橋梁設(shè)計(jì)方法在計(jì)算巖石峰值加速度時(shí)主要應(yīng)用反應(yīng)譜定義地震力,然后對(duì)反應(yīng)譜得出的反應(yīng)譜曲線進(jìn)行分析,最終得出巖石峰值加速度。此種方法可以應(yīng)用不同方法對(duì)不同形態(tài)的橋梁進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。比如,如果橋梁的對(duì)稱性良好,就要應(yīng)用等效靜力分析法;如果橋梁結(jié)構(gòu)不規(guī)則,就要應(yīng)用多模態(tài)反應(yīng)譜分析方法進(jìn)行橋梁抗震設(shè)計(jì)。
當(dāng)前,人們不斷提高對(duì)橋梁抗震設(shè)計(jì)的重視度,很多專家也加強(qiáng)研究橋梁抗震設(shè)計(jì),而Caltrans這種橋梁抗震設(shè)計(jì)方法獲得了最大的進(jìn)步。Caltrans重新分類新的橋梁,進(jìn)而增加了橋梁抗震性能準(zhǔn)則的橋梁類型,明確分出標(biāo)準(zhǔn)橋梁和非標(biāo)準(zhǔn)橋梁。橋梁抗震設(shè)計(jì)保證了橋梁所有結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度以及延伸性,避免橋梁在地震中倒塌。Caltrans橋梁抗震設(shè)計(jì)采用了新的方法,在橋柱、橋墩、背墻以及側(cè)墻上設(shè)置非彈性。Caltrans橋梁抗震設(shè)計(jì)關(guān)注位移。所以,此種方法認(rèn)為結(jié)構(gòu)外形以及塑性的轉(zhuǎn)動(dòng)能力決定了應(yīng)用非彈性靜力分析和估算。每一種抗震分析方法存在著優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì),只有充分利用優(yōu)勢(shì),避免劣勢(shì),才能得到更好的橋梁抗震設(shè)計(jì)。
五、結(jié)語(yǔ)
當(dāng)前,我國(guó)正在建設(shè)高速公路,而公路橋梁是其重要組成,促使人們加大了對(duì)橋梁建設(shè)質(zhì)量的重視。為了提高橋梁質(zhì)量,相關(guān)人員就要加強(qiáng)橋梁抗震設(shè)計(jì),不斷完善橋梁設(shè)計(jì),為公路建設(shè)服務(wù),為經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展服務(wù)。
參考文獻(xiàn)
[1] 陳堯三,趙鐵永,石麗芳.關(guān)于橋梁抗震設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)思考 [J]. 科技資訊,2008(02).
[2] 鄭錦新.淺談公路橋梁的抗震設(shè)計(jì) [J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2009(22).
關(guān) 鍵 詞:橋梁結(jié)構(gòu);抗震;設(shè)計(jì)理論;綜述
中圖分類號(hào):K928 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
橋梁是生命線工程的重要組成部分,是交通運(yùn)輸?shù)臉屑~工程,在抗震救災(zāi)中處于極其重要的地位。因此,如何提高橋梁的抗震能力,使橋梁在地震時(shí)能起到安全疏散、避難的作用,地震后確??拐鹁葹?zāi)重建家園的交通需要,是橋梁工程中的重要研究課題。中國(guó)的橋梁抗震的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后與其它西方國(guó)家。在參考國(guó)內(nèi)外橋梁抗震的主要設(shè)計(jì)思想與方法后,筆者主要介紹了震害形式的和抗震理論的發(fā)展。
1. 橋梁主要的震害形式
1.1上部結(jié)構(gòu)震害
橋梁上部結(jié)構(gòu)震害按照產(chǎn)生原因的不同,可以分為結(jié)構(gòu)震害、碰撞震害和位移震害。其中最常見(jiàn)的是移位,最嚴(yán)重的是落梁。橋梁碰撞震害包括:橋面伸縮縫位置混凝土裂縫及壓碎變形,混凝土伸縮縫位置護(hù)欄混凝土撞損。橋梁位移震害主要表現(xiàn)為上部結(jié)構(gòu)的縱向位移、橫向位移以及扭轉(zhuǎn)。一般來(lái)說(shuō),設(shè)置伸縮縫的地方比較容易發(fā)生位移震害。
1.2支座震害
支座的破壞形式主要表現(xiàn)為支座的位移,錨固螺栓拔出、剪斷,活動(dòng)支座脫落,以及支座本身構(gòu)造上的破壞等。在汶川地震中,橋梁支座損壞較多,支座存在位移,剪切變形,鼓包等震害。這是因?yàn)殂氪ǖ闹行】缍攘簶蛞话憔捎冒迨较鹉z支座,支座與墩臺(tái)和粱體間無(wú)連接措施,地震中出現(xiàn)了梁體與支座間的相對(duì)滑動(dòng)。
1.3下部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)震害
汶川地震中大量橋梁蓋梁抗震擋塊(剪力鍵)的剪斷或剪裂現(xiàn)象較為普遍。橋臺(tái)的震害一般比橋墩多,由于地基土液化,使橋臺(tái)向河心滑移,下沉,傾斜等;由于臺(tái)背動(dòng)土壓力,使橋臺(tái)傾斜,傾倒,臺(tái)身斷裂等。橋墩的震害主要是墩身下沉,傾斜及傾倒和墩身開(kāi)裂,切斷等。基礎(chǔ)的震害主要表現(xiàn)是基礎(chǔ)的整體移動(dòng)傾斜,下沉或樁身或沉井的開(kāi)裂或斷裂。
2.橋梁抗震設(shè)計(jì)理論的發(fā)展
2.1一階段抗震設(shè)計(jì)思想(基于強(qiáng)度抗震設(shè)計(jì)方法)
我國(guó)《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(1989)和美國(guó)AASHTO(2005)等規(guī)范對(duì)于規(guī)則橋梁的抗震設(shè)計(jì)和驗(yàn)算均采用基于強(qiáng)度的抗震設(shè)計(jì)方法。其主要的設(shè)計(jì)過(guò)程為:首先,計(jì)算結(jié)構(gòu)的自振周期T0 ,并根據(jù)彈性加速度反應(yīng)譜計(jì)算結(jié)構(gòu)的彈性地震力Fe0;然后,考慮結(jié)構(gòu)進(jìn)入塑性狀態(tài)后與彈性工作狀態(tài)的差別采用一個(gè)強(qiáng)度折減系數(shù)R(我國(guó)采綜合影響系數(shù)Cz)對(duì)彈性地震力進(jìn)行折減,得到結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)地震力Fd0 ;最后,取結(jié)構(gòu)的屈服力與設(shè)計(jì)地震力相等,并據(jù)此來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的配筋設(shè)計(jì)。
2.2基于強(qiáng)度的抗震設(shè)計(jì)方法的局限性
從以上可以看出,在基于強(qiáng)度抗震設(shè)計(jì)方法中,僅體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)對(duì)強(qiáng)度的要求,但沒(méi)有明確提出結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)目標(biāo)?;趶?qiáng)度的抗震設(shè)計(jì)過(guò)程和強(qiáng)度折減系數(shù)的取值具有較大的模糊性,這主要表現(xiàn)在以下幾方面:
1)基于強(qiáng)度設(shè)計(jì)理論需首先確定結(jié)構(gòu)的自振周期,結(jié)構(gòu)的自振周期與結(jié)構(gòu)的初始剛度直接相關(guān),一般在進(jìn)行橋梁的抗震設(shè)計(jì)時(shí),取墩柱的毛截面剛度作為截面的彈性剛度或者通過(guò)采用一個(gè)常系數(shù)對(duì)毛截面剛度進(jìn)行折減來(lái)考慮混凝土開(kāi)裂的影響。這種方法,實(shí)際上隱含假定截面的剛度是與強(qiáng)度互不相關(guān)的。
2)影響結(jié)構(gòu)的位移延性能力的因素很多,但由結(jié)構(gòu)位移延性能力所確定的強(qiáng)度折減系數(shù)非常模糊。對(duì)橋墩,結(jié)構(gòu)的位移延性能力不僅與墩底截面的軸壓比、配箍率有關(guān),而且還要受到墩柱本身的形狀比L/D基礎(chǔ)變形和橡膠支座柔性等因素的影響。
3)在基于強(qiáng)度抗震設(shè)計(jì)方法中,沒(méi)有明確提出結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)目標(biāo),在設(shè)計(jì)過(guò)程中又僅體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)對(duì)強(qiáng)度的要求,從而容易造成工程技術(shù)人員偏重于保證結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度而忽略了對(duì)變形的要求?;趶?qiáng)度抗震設(shè)計(jì)方法存在的這些局限性,使得工程技術(shù)人員很難對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震性能進(jìn)行有效地把握和控制,不利于實(shí)現(xiàn)基于性能的抗震設(shè)計(jì)思想。
2.3 基于性能抗震設(shè)計(jì)
2.3.1 發(fā)展概況
在抗震設(shè)防的早期階段,抗震設(shè)防是以單一設(shè)防水準(zhǔn),采用基于強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法來(lái)保證結(jié)構(gòu)安全為標(biāo)準(zhǔn)的。1989年美國(guó)的洛馬?普里埃塔(LomaPrieta)地震(M7.0)雖然都是中等震級(jí)的地震,但卻造成了極為慘重的經(jīng)濟(jì)損失。基于對(duì)上述問(wèn)題的深刻反思,引發(fā)了地震工程界對(duì)設(shè)防水準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)安全和經(jīng)濟(jì)性之間合理關(guān)系的重新認(rèn)識(shí),美國(guó)學(xué)者于20世紀(jì)90年代初提出了基于性能的抗震設(shè)計(jì)思想。
基于性能的抗震設(shè)計(jì)理論以結(jié)構(gòu)抗震性能分析為基礎(chǔ),針對(duì)每一種抗震作用水準(zhǔn),將結(jié)構(gòu)的抗震性能劃分成不同等級(jí),設(shè)計(jì)者根據(jù)結(jié)構(gòu)的用途,業(yè)主、使用者及鄰居的特殊要求,采用合理的抗震性能目標(biāo)和合適的結(jié)構(gòu)抗震措施進(jìn)行設(shè)計(jì),使結(jié)構(gòu)在各種水準(zhǔn)地震作用下的破壞損失,能為業(yè)主選擇和承受,通過(guò)對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)行生命周期的費(fèi)效分析后達(dá)到一種安全可靠和經(jīng)濟(jì)合理的優(yōu)化平衡。
2.3.2 基于性能抗震設(shè)計(jì)的目的
基于性能的抗震設(shè)計(jì)的目的是將所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)在指定強(qiáng)度地震下的破損狀態(tài)及其造成的經(jīng)濟(jì)損失、人員傷亡等控制在預(yù)期的目標(biāo)范圍內(nèi),使結(jié)構(gòu)震后的功能得以延續(xù)、維持。其中,基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法是性能設(shè)計(jì)理論的重要內(nèi)容,近年來(lái)國(guó)內(nèi)外不少學(xué)者對(duì)此進(jìn)行深入研究。
2.3.3 基于性能抗震設(shè)計(jì)的方法
基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法主要有承載能力設(shè)計(jì)方法、直接基于位移進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)方法、能量設(shè)計(jì)法。(此方法最先運(yùn)用于建筑結(jié)構(gòu)上,可以作為橋梁結(jié)構(gòu)的一種參考)
2.3.4 基于性能抗震設(shè)計(jì)的特點(diǎn)
與基于強(qiáng)度的抗震設(shè)計(jì)思想相比,基于性能的抗震設(shè)計(jì)思想主要有以下幾個(gè)特點(diǎn):
1)性能目標(biāo)的多級(jí)性,即在不同的地震設(shè)防水準(zhǔn)下,結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足不同等級(jí)的性能要求;對(duì)重要的結(jié)構(gòu),其性能目標(biāo)要高于一般結(jié)構(gòu)。
2)性能目標(biāo)的可選性。在基于性能的抗震設(shè)計(jì)中,可以在滿足規(guī)范的前提下,根據(jù)結(jié)構(gòu)的用途及業(yè)主、使用者等的特殊要求,由工程師同業(yè)主、使用者共同研究制訂結(jié)構(gòu)的性能目標(biāo)。
3)結(jié)構(gòu)抗震性能的可控制性。在基于性能抗震設(shè)計(jì)中,在設(shè)計(jì)初始就明確結(jié)構(gòu)的性能目標(biāo),并且使通過(guò)設(shè)計(jì),使結(jié)構(gòu)在各級(jí)地震作用的反應(yīng)能夠達(dá)到預(yù)先確定的性能目標(biāo),因而結(jié)構(gòu)的抗震性能是可以預(yù)測(cè)和控制的。
3 結(jié) 語(yǔ)
中國(guó)橋梁結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范現(xiàn)在經(jīng)歷一個(gè)由基于強(qiáng)度抗震思想過(guò)渡到基于性能抗震思想的過(guò)渡階段。在這關(guān)鍵的過(guò)渡時(shí)期,設(shè)計(jì)人員應(yīng)該逐步適應(yīng)基于性能的設(shè)計(jì)方法。并且應(yīng)該對(duì)抗震設(shè)防水準(zhǔn)進(jìn)行比較清晰的規(guī)定,還應(yīng)該對(duì)性能有合理的指標(biāo)來(lái)規(guī)范(特別是在基本地震作用情況下)。
對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì),還應(yīng)該同樣重視延性設(shè)計(jì)(即加強(qiáng)構(gòu)造措施)。以此來(lái)消除或者減弱計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況的誤差。
通過(guò)對(duì)橋梁地震災(zāi)害的研究,當(dāng)前引起地震災(zāi)害主要原因是由落梁,引起落梁原因是墩梁相對(duì)位移過(guò)大,限制相對(duì)位移過(guò)大措施有:加長(zhǎng)支撐面,縱向設(shè)計(jì)連接裝置,橫向設(shè)置擋塊(橫擋縱聯(lián))。
參考文獻(xiàn)(References):
[1]卓衛(wèi)東,范立礎(chǔ).從震害教訓(xùn)中反思我國(guó)橋梁抗震現(xiàn)狀[D].福州:福州大學(xué),1999.
[2]程耿東,李剛. 基于功能的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中一些問(wèn)題的討論[D].大連:大連理工大學(xué),2000.
[3]范立礎(chǔ),王君杰. 橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[D].上海:同濟(jì)大學(xué),2001.
[4]梁興文.結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計(jì)理論與方法[M] 北京:科學(xué)出版社. 2011:41-44.
[5]小谷俊介.日本基于性能結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法的發(fā)展[D].東京:日本東京大學(xué),2000.
[6]王亞勇 .汶川地震建筑震害啟示抗震概念設(shè)計(jì)[D].北京:中國(guó)建筑科學(xué)研究院,2008.
[7]王亞勇.我國(guó)2000年工程抗震設(shè)計(jì)模式規(guī)范基本問(wèn)題研究綜述[D].北京:中國(guó)建筑科學(xué)研究院,2000.
[8]劉勇生.橋梁結(jié)構(gòu)抗震研究的文獻(xiàn)綜述 [D].北京:國(guó)家地震局.
[9]李建中,管仲國(guó).基于性能橋梁抗震設(shè)計(jì)理論發(fā)展[D].上海:同濟(jì)大學(xué),2011.
[10]陳虎.橋梁抗震概念設(shè)計(jì)[D].武漢:武漢理工大學(xué),2004.
[11]孫俊,劉錚,劉永芳.工程結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法研究[D].昆明:昆明理工大學(xué),2005.
[12]周定松 ,呂西林,蔣歡軍.鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法[D].成都:中國(guó)建筑西南設(shè)計(jì)研究院,2005.
[13]劉艷輝,趙世春.城市高架橋抗震性能水準(zhǔn)的量化[D].成都:西南交通大學(xué),2010.
[14]歐進(jìn)萍,吳斌.耗能減振結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法[D].哈爾濱:哈爾濱建筑大學(xué),1998.
[15]朱唏,江輝.橋梁墩柱基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法[D]. 北京:北京交通大學(xué),2009.
關(guān)鍵詞:震害;橋梁抗震設(shè)計(jì);抗震加固技術(shù)
隨著我國(guó)城市化進(jìn)程加快,作為城市基礎(chǔ)設(shè)施之一的公路交通其重要性越來(lái)越突出。同時(shí),我國(guó)處于地震多發(fā)地帶,尤其是近幾年不斷發(fā)生各種等級(jí)的地震。在地震發(fā)生時(shí),不僅會(huì)有大量的地面建筑物及各種設(shè)施遭到破壞或倒塌,大量人員傷亡,而且還會(huì)嚴(yán)重造成交通中斷。若作為抗震救災(zāi)生命線工程之一的公路交通(尤其是鐵路橋梁、城市高架、公路橋梁等公路工程的咽喉要道)受到較大損壞,將會(huì)給后續(xù)救助工作造成極大的困難。此外,目前我國(guó)公路行業(yè)現(xiàn)采用的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)是《公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則》(JTG/T B02-01-2008),公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則》(JTG/T B02-01-2008)較《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJ 004-89)在設(shè)計(jì)思想、安全設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)程序和構(gòu)造細(xì)節(jié)等諸多方面均有很大的變化和深入。
一、橋梁的震害原因
結(jié)合國(guó)內(nèi)外以往的地震,大部分橋梁都會(huì)受到不同程度的破壞,分析其震害主要有以下幾點(diǎn):
橋臺(tái)震害。
其主要表現(xiàn)為橋臺(tái)與路基一起滑動(dòng)并移向河心,以致橋頭、重力式橋臺(tái)的胸腔及樁柱式橋臺(tái)的樁柱不同程度沉降、開(kāi)裂、傾斜和折斷等。另外,橋頭的沉降會(huì)導(dǎo)致翼墻損壞并開(kāi)裂,而重力式橋臺(tái)胸腔開(kāi)裂會(huì)引起整個(gè)臺(tái)體被移動(dòng)并下沉。
橋墩震害。
在地震力作用下橋墩會(huì)不同程度的傾斜、沉降、滑移、開(kāi)裂、剪斷和鋼筋扭曲。
支座震害。
根據(jù)以往工作經(jīng)驗(yàn),會(huì)發(fā)現(xiàn)某些橋梁的支座設(shè)計(jì)并未充分考慮抗震的需求,如某些支座形式和材料上存在缺陷、在構(gòu)造上連接與支擋等構(gòu)造措施不足等,以致支座在地震力作用下會(huì)發(fā)生較大的變形和位移。
地基與基礎(chǔ)震害。
在地震力作用下地基中的砂土?xí)灰夯?,以致地基失效,基礎(chǔ)沉降或不均勻沉降,從而導(dǎo)致地面較大變形,地層發(fā)生水平滑移、下層、斷裂等。地基與基礎(chǔ)震害會(huì)使橋梁發(fā)生坍塌,給震后修復(fù)工作帶來(lái)困難。
梁的震害。
梁的震害主要是有橋臺(tái)震害、橋墩震害、支座震害等引起的,其主要表現(xiàn)為主梁墜落,這也是最嚴(yán)重的震害現(xiàn)象。
橋梁的抗震設(shè)計(jì)
抗震概念設(shè)計(jì)。
由于地震的發(fā)生存在不確定因素和復(fù)雜因素,同時(shí)結(jié)構(gòu)計(jì)算模型需要假定結(jié)果且與實(shí)際情況存在較大差異,以致“計(jì)算設(shè)計(jì)”在一定程度上較難控制結(jié)構(gòu)的抗震性能,因此,對(duì)于結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō),不能完全依賴計(jì)算,“概念設(shè)計(jì)”其實(shí)比“計(jì)算設(shè)計(jì)”更加重要。而良好的“概念設(shè)計(jì)”將直接影響著結(jié)構(gòu)抗震性能。良好的“概念設(shè)計(jì)”必須是,在設(shè)計(jì)橋梁方案階段應(yīng)根據(jù)功能要求、靜力分析和橋梁的抗震性能等取舍抗震結(jié)構(gòu)體系。
在抗震概念設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)重視上、下部結(jié)構(gòu)連接部位和過(guò)渡孔處連接部位的設(shè)計(jì)及塑性鉸預(yù)期部位和橋墩形式的選??;應(yīng)對(duì)動(dòng)力特性進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析、對(duì)地震反應(yīng)進(jìn)行評(píng)估,接著結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震薄弱部位、構(gòu)造設(shè)計(jì)及是否能通過(guò)配筋等進(jìn)行進(jìn)一步地分析。以分別保證橋梁結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性、抗震安全性和在橋址處的場(chǎng)地條件下所選擇的結(jié)構(gòu)體系是良好的結(jié)構(gòu)體系。最后,應(yīng)根據(jù)分析結(jié)果對(duì)抗震性能的優(yōu)劣進(jìn)行綜合性評(píng)判,再?zèng)Q定是否對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行修改。
延性抗震設(shè)計(jì)。
橋梁的抗震設(shè)計(jì)主要是反復(fù)進(jìn)行①仔細(xì)地對(duì)預(yù)期會(huì)出現(xiàn)的塑性鉸部位進(jìn)行配筋設(shè)計(jì);②為保證抗震安全性應(yīng)分析并驗(yàn)算整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)的抗震能力這兩個(gè)階段,直到通過(guò)抗震能力驗(yàn)算。
橋梁減、隔震設(shè)計(jì)。
此設(shè)計(jì)可以較好地提高橋梁抗震能力,并且具有簡(jiǎn)便、先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)。此種設(shè)計(jì)的裝置主要是通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)的能量耗散能力的增大或者增大結(jié)構(gòu)主要振型周期使其落在能量較少的范圍內(nèi)兩種措施使結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)減少。在進(jìn)行減、隔震設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分結(jié)合結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和場(chǎng)地地震波頻率特性,選用適合的設(shè)置方案、相應(yīng)參數(shù)、及減隔震裝置,并對(duì)結(jié)構(gòu)的受力和變形進(jìn)行合理地分配。
橋梁的抗震加固技術(shù)
對(duì)于處于地震多發(fā)區(qū)的已經(jīng)修建的橋梁,應(yīng)根據(jù)更為先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想對(duì)其進(jìn)行抗震性能評(píng)價(jià),并結(jié)合評(píng)價(jià)結(jié)果考慮是否應(yīng)給予相應(yīng)的抗震加固措施。
維護(hù)結(jié)構(gòu)連接件
當(dāng)支承連接件不能承受橋梁上、下部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的相對(duì)位移時(shí)可能會(huì)失去相應(yīng)的作用,并導(dǎo)致梁體墜毀。而這種情況往往都是由施工單位和養(yǎng)護(hù)單位在橋梁支承連接件的性能質(zhì)量的重視度不夠所引起的。因此,我們應(yīng)定期對(duì)橋梁支座、伸縮縫等連接構(gòu)件進(jìn)行維護(hù)。在國(guó)內(nèi)目前采用較多的維護(hù)方法有采用擋塊、連梁裝置等安裝于伸縮縫等上部接縫處;安裝限位裝置于簡(jiǎn)支的相鄰梁間;為耗散作用于機(jī)構(gòu)的地震能量增加耗能裝置及減隔震支座;增加支承面的寬度等措施。此外,在橋梁使用期間定期檢查并維護(hù)支座時(shí)應(yīng)隨時(shí)清除伸縮縫內(nèi)的雜物。
加固上部結(jié)構(gòu)
加固上部結(jié)構(gòu)主要有粘貼鋼板加固法、增大截面加固法和結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換法。粘貼鋼板加固法主要在梁板橋的主梁底部出現(xiàn)嚴(yán)重橫向裂縫時(shí)使用。在粘貼鋼板、鋼筋或纖維時(shí)應(yīng)特別注意粘貼位置,即粘貼位置應(yīng)盡量遠(yuǎn)離中性軸加固區(qū)。同時(shí)還應(yīng)注意黏結(jié)劑的性能以保證錨固的可靠性;增加截面加固法主要是增設(shè)鋼筋在橋梁下部以提高主梁的抗彎能力。同時(shí),如果增設(shè)的鋼筋較多可考慮將主梁下部的截面面積增大以避免超筋構(gòu)件的出現(xiàn)。另外,應(yīng)設(shè)置錨固筋、傳力銷、剪力鍵等可靠的連接物在新老結(jié)構(gòu)材料之間以避免增加的重量破壞原截面;結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換法主要指將可承受負(fù)彎矩的鋼筋設(shè)置在簡(jiǎn)支梁的梁端,使相鄰兩主梁連起來(lái)就可形成多跨連續(xù)梁,進(jìn)而達(dá)到提高橋梁承載力的目的。
加固下部結(jié)構(gòu)
下部結(jié)構(gòu)的加固主要有柱罩、填充墻、連梁、加固支座、加固帽梁、橋臺(tái)和加固基礎(chǔ)等措施。填充墻具有提高柱的橫向能力和限制柱的橫向位移等特點(diǎn),可用于多柱橋梁;連梁可提高混凝土排架的橫向能力。連梁可置于排架底部標(biāo)高處替代墩帽,也可置于地面標(biāo)高和排架底部標(biāo)高之間的某個(gè)位置以調(diào)整特定排架的橫向剛度;一直以來(lái)支座都是地震中受損最容易的部位,而為加固支座現(xiàn)在一般都采用隔震支座加固橋梁的方式,此外還有用鉛芯橡膠支座或者纜索與彈性支座配套使用代替彈性支座的方法;帽梁加固方法最常見(jiàn)的是給現(xiàn)有帽梁增設(shè)墊板;橋臺(tái)加固主要有兩種方法,一是支座延長(zhǎng)裝置,二是用木材、混凝土或鋼筋填塞夾縫,后者采用較多;通常基礎(chǔ)加固的方法是增設(shè)覆蓋層、均勻增加基礎(chǔ)、增加接觸面積或?qū)⒒A(chǔ)錨固于土中等。
結(jié)論
要做好橋梁的抗震設(shè)計(jì),就要不斷加深對(duì)地震機(jī)理的認(rèn)識(shí),提高和完善橋梁結(jié)構(gòu)物的各項(xiàng)功能,以及橋梁抗震構(gòu)造措施進(jìn)一步的改進(jìn)和完善。目前我國(guó)對(duì)于橋梁抗震加固技術(shù)相對(duì)比較成熟,在實(shí)踐過(guò)程當(dāng)中要結(jié)合公路橋梁的特點(diǎn),這樣才能有效的提高我國(guó)公路橋梁的抗震性能和抵御地震災(zāi)害的能力。
參考文獻(xiàn):
[1]范立礎(chǔ),橋梁抗震[M],上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,1997
關(guān)鍵詞:橋梁;抗震;加固
中圖分類號(hào): K928 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
1、橋梁震后檢測(cè)加固的必要性
目前國(guó)內(nèi)外對(duì)地震序列作用下結(jié)構(gòu)物的破壞研究很少涉及。中國(guó)地震局地球物理研究所以量化形式研究了建筑物相繼經(jīng)歷主震、余震作用下的破壞狀態(tài)。然而,各類橋梁在余震中的抗震能力并沒(méi)有具體的研究,橋梁在震后的抗震能力評(píng)估與加固仍是保證結(jié)構(gòu)在地震中通行能力的有效措施。
2、抗震震害與加固的實(shí)施
一般來(lái)說(shuō),在橋梁加固中有兩種策略。一是增加橋的抗震能力,使結(jié)構(gòu)有足夠的強(qiáng)度去抵抗地震力;二是降低地震對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng),使現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度能夠抵抗地震作用,比如增加隔震支座。美日兩國(guó)的抗震加固準(zhǔn)則都包含了這兩種方法,其加固方法也基本相似。
2.1 上部結(jié)構(gòu)加固
上部加固的主要目的是防止各種原因引起的落梁破壞。
2.1.1 伸縮縫和鉸
地震時(shí),橋梁相鄰框架常會(huì)以不同相位振動(dòng)引起兩類位移問(wèn)題。第一類是這些框架在鉸處碰撞而引起的局部性損傷。一般來(lái)說(shuō),這種局部性損傷不會(huì)引起橋梁倒塌,因此不是主要關(guān)注的問(wèn)題。第二類是鉸連接發(fā)生分離,如果運(yùn)動(dòng)很大,就有可能使相鄰跨發(fā)生落梁。加固簡(jiǎn)支鋼梁或預(yù)制混凝土梁,最常用的、也是最傳統(tǒng)的方法就是使用纜索約束裝置,但對(duì)于多跨連續(xù)橋梁效果不是特別明顯,因?yàn)槎嗫邕B續(xù)橋梁相鄰跨在地震中的相對(duì)位移沒(méi)有簡(jiǎn)支橋梁那么大。
鋼梁的另一種加固辦法是,用拼接板把腹板聯(lián)系在一起,使梁在墩帽支座上保持連續(xù)??缰杏秀q的梁,應(yīng)增加鉸的約束裝置。
2.1.2 側(cè)向支撐
梁之間的側(cè)向剛度通常由某種橫向支撐體系或橫隔梁提供。這些側(cè)向支撐體系常用來(lái)抵抗風(fēng)荷載、施工荷載、活荷載所引起的離心力及地震荷載。而且,側(cè)向支撐體系不能承受支座承載能力和剪切鍵能力那么大的力,結(jié)果是支撐體系屈曲。理想的辦法是,增加另外幾組實(shí)際上盡可能接近支座的支撐、加勁肋或橫隔梁。
2.1.3 混凝土邊梁
邊梁是用來(lái)提高混凝土橋的縱向能力。這些梁把已有的箱型結(jié)構(gòu)外的相鄰排架連接在一起。在單層橋梁結(jié)構(gòu)中,外伸梁在縱向激勵(lì)下易扭曲。有兩個(gè)加固方案,一是加強(qiáng)外伸墩帽,同時(shí)保持其在柱頂?shù)呐まD(zhuǎn)和彎曲固定連接;二是使柱頂鉸接,這樣便可減小易損外伸墩帽的扭轉(zhuǎn)需求量。在雙層結(jié)構(gòu)中,邊梁需要有足夠的剛度和強(qiáng)度,以保證塑性鉸出現(xiàn)在柱上,減小了下層橋面外伸梁墩帽的扭轉(zhuǎn)需求量。
2.2 下部結(jié)構(gòu)加固
橋梁的大部分地震損傷破壞發(fā)生在下部結(jié)構(gòu)上,因此下部結(jié)構(gòu)加固是整個(gè)橋梁抗震加固工程的重點(diǎn),也是難點(diǎn)。
2.2.1 柱罩
(1)鋼罩。用兩塊鋼板卷成一半徑比柱子大的半圓后,現(xiàn)場(chǎng)焊接成一套管。目前普遍使用的有三類:一是沿柱全高完全灌漿,它主要用于抗剪和抗彎能力不足的柱子,其二是沿部分高度設(shè)置的罩,因此對(duì)抗剪不足的墩柱所取作用很小,這類加固的界限,通常取為柱直徑的1.5倍或取在最大彎矩減小到75%的地方;其三是前兩者的組合,使用于抗剪能力足的墩柱。實(shí)驗(yàn)證明,沿全高用鋼罩加固的混凝土柱,強(qiáng)度會(huì)提高30%左右,而截面的彈性模量也會(huì)有相應(yīng)的提高。
(2)混凝土罩。在加固異型柱但又不改變柱的幾何形狀特征時(shí),混凝土罩是個(gè)較好的辦法?,F(xiàn)有墩柱加固,是繞柱外面部分放置環(huán)箍,然后把包住環(huán)箍的鋼筋鉆入并粘結(jié)在柱子上,然后用混凝土包住鋼筋,于是保留了柱的原來(lái)形狀。
(3)高級(jí)復(fù)合材料罩。這是最有發(fā)展前景的一種技術(shù),這種加固方法提高了現(xiàn)有橋墩的約束和抗剪能力,并且不改變橋墩的幾何形狀。實(shí)驗(yàn)表明,用CFRP加固的周圍帶裂縫的柱,抗震性能和沒(méi)有裂縫時(shí)是一樣的。用鋼罩和CFRP加固的柱破壞模式從彎曲破壞變?yōu)榈撞炕破茐?,延性增?qiáng)。CFRP罩的層數(shù)越多,延性越好。對(duì)于剪切破壞模型,用鋼罩和CFRP罩加固,可以提高限制側(cè)向變形的能力,但是多層CFRP罩不能提高柱的延性,反而會(huì)導(dǎo)致其他模式的破壞。實(shí)驗(yàn)證明,用CFRP加固的空心橋墩延性系數(shù)會(huì)有很大的提高,可以達(dá)到4.9~5.5。
(4)鋼絲包裹罩。這也是一種較新的加固技術(shù),它包括利用把預(yù)應(yīng)力鋼絞線裹在橋墩上,然后把鍵形物放在鋼絞線和橋墩之間,有效地給鋼絞線施加預(yù)應(yīng)力。其優(yōu)點(diǎn)是不改變橋墩的幾何形狀,缺點(diǎn)是勞動(dòng)強(qiáng)度高,而且目前只能用于圓形橋墩。還有一種新的加固形式就是八邊形罩。實(shí)驗(yàn)表明,在加固矩形柱時(shí),八邊形具有和橢圓一樣的加固效果,而且八邊形的造價(jià)比橢圓形要低15%。矩形罩可以提高柱的抗剪強(qiáng)度,然而在提高柱的抗彎能力上效果不明顯。
2.2.2 填充墻
對(duì)于多柱橋梁來(lái)說(shuō),填充墻是個(gè)較好的方法。它有兩個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn):不僅提高了柱的橫向能力,而且限制了柱的橫向位移。通過(guò)限制柱的橫向位移,便消除了在墩帽中形成塑性鉸的可能。費(fèi)用可能小于前述的其他幾個(gè)加固方法。值得注意的是,在稍微傾斜或沒(méi)有傾斜的橋梁排架的縱向能力方面,填充墻不是有效的。
2.2.3 連梁
連梁是用于提高混凝土排架的橫向能力的。連梁的功能由它在地面標(biāo)高以上的位置決定。連梁置于排架底部標(biāo)高處,以替代現(xiàn)有不足的墩帽。這類連梁的主要功能就是保護(hù)現(xiàn)有上部結(jié)構(gòu),迫使在柱上產(chǎn)生塑性鉸。在其他情況下,為了調(diào)整特定排架的橫向剛度,連梁可能置于地面標(biāo)高和排架底部標(biāo)高之間的某個(gè)位置。使用連梁可以減少質(zhì)心和剛度之間的偏離。這種結(jié)構(gòu)調(diào)整對(duì)于加固橋梁所有柱上的延性需求量的均勻分布和減少尤為重要。
2.2.4 支座的加固
支座加固,一般是用彈性橡膠墊支座取代鋼滾軸式支座來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一些使用性能水準(zhǔn)要求較高的情況中,可用底部隔震支座替換鋼支座。用隔震支座加固橋梁,已經(jīng)越來(lái)越得到人們的認(rèn)可,許多應(yīng)用實(shí)例證明了這是一項(xiàng)花費(fèi)少,但是效果比較顯著的抗震加固措施。
2.2.5 帽梁的加固
帽梁存在著幾種潛在的失效模式。按照墩帽的類型,這些易損性可能包括支座破壞、剪切鍵破壞、支座寬度不夠以及帽梁破壞等。帽梁失效模式包括彎曲、剪切、扭轉(zhuǎn)和節(jié)點(diǎn)剪切。處理抗彎和抗剪切能力不足的加固方法,通常是給現(xiàn)有帽梁增設(shè)墊板,在墊板中施加預(yù)應(yīng)力也是一個(gè)有效的辦法。
2.2.6 橋臺(tái)
(1)支座延長(zhǎng)裝置
橋臺(tái)和非整澆墩帽處的支座延長(zhǎng)裝置,由現(xiàn)有表面上的附加混凝土組成。附著在現(xiàn)有橋臺(tái)或墩帽表面上的支座延長(zhǎng)裝置,其設(shè)計(jì)與牛腿設(shè)計(jì)相似。
(2)用木材、混凝土或鋼材填塞夾縫
一些制作式橋臺(tái)在上部結(jié)構(gòu)端橫隔梁和背墻之間,通常存在著夾縫或大的間隙。如果這些縫隙不被填充,在橋臺(tái)后面的土被擠密之前,柱子必將經(jīng)受大的變形。用混凝土、鋼材、或木材填塞夾縫,可以作為一個(gè)加固方法。
2.2.7 基礎(chǔ)加固
通過(guò)對(duì)多種類型的基礎(chǔ)分析發(fā)現(xiàn),單單增加橋墩的抗彎能力,對(duì)提高橋的抗震效果不明顯。通?;A(chǔ)的加固是:增設(shè)上覆蓋層以提高基礎(chǔ)抗剪能力,或均勻加寬基礎(chǔ),增加接觸面積以提高穩(wěn)定性和抗彎能力,還有就是把基礎(chǔ)錨固于土中或是通過(guò)連接桿穿過(guò)基礎(chǔ)把承臺(tái)與樁聯(lián)系起來(lái)。新混凝土要牢固地附加在舊基礎(chǔ)上。做到這一點(diǎn),可以通過(guò)鑿掉現(xiàn)有的鋼筋周圍的混凝土,將新鋼筋焊到或以機(jī)械的方式連接到舊鋼筋上。
橋梁工程 橋梁創(chuàng)新技術(shù) 橋梁結(jié)構(gòu)論文 橋梁設(shè)計(jì)論文 橋梁畢業(yè)論文 橋梁加固論文 橋梁施工論文 橋梁施工總結(jié) 橋梁加固工程 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 紀(jì)律教育問(wèn)題 新時(shí)代教育價(jià)值觀