桥梁抗震范文
时间：2023-03-29 05:31:37
导语：如何才能写好一篇桥梁抗震，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
我国是一个多地震国家，地震中，桥梁的破坏将导致交通中断，这不但会影响人们的正常生活和经济运行，造成严重的经济损失，而且将严重影响震后救灾工作，使人员不能安全顺利疏散，并阻碍向灾区紧急输送救援人员和救灾物资，从而加剧地震灾害。为了保障公路桥梁设施的完好，就需要在桥梁设计中对桥梁抗震设计有充分的重视。
1 桥梁抗震分析方法
人类对地震的研究也不断地获得进步，特别是近半个多世纪以来，人们对地震的破坏机理已有了深入的认识，并发展了各种抗震分析方法。桥梁结构地震响应分析方法可以分为确定性方法和概率性方法两大类。确定性方法是以确定性的荷载作用于结构，求解该确定性荷载作用下结构动力反应的方法。概率性方法将地震作用视为随机过程，以此随机地震作用于结构，求出结构动力响应统计量。
1.1 确定性抗震分析方法
1.1.1 静力分析法
静力分析是国际上最早形成的抗震分析理论。20 世纪初，日本学者提出水平最大加速度是造成地震破坏的重要因素，并提出按等效静力分析求地震效应的方法。将结构看作刚体，不考虑变形对结构的影响，也不考虑地震作用随时间的变化及其与结构动力特性的关系，结构各质点的水平地震作用最大值为该质点与地面运动加速度的乘积。
在20世纪60年代末又提出了非线形静力Pushover分析方法——推倒分析方法，最近几年来，Pushover法得到了较大的发展，并得到了广泛的应用，分析过程一般需要借助计算机程序完成。其基本假定为:（1）多自由度结构体系的响应与一等效单自由度体系相关，即结构响应主要由第一振型控制。（2）结构物沿高度变形的形状向量，在整个地震反应过程中保持不变。Pushover法是通过对结构施加单调递增荷载来进行分析的一种非线性静力分析方法，它研究结构在地震激励下进入塑性倒塌状态时的非线性性能。该方法通常把相邻伸缩缝之间的结构当作是空间的独立框架考虑，并且假定上部结构在水平面内是相对刚性的。分析的初始阶段是对单独的排架墩在所考虑的方向上（顺桥向或横桥向）进行独立的倒塌分析和整个框架的分析，将桥墩刚度模拟为非线性弹簧，计算出整个框架的初始刚度中心，以及横向刚度、转动刚度和质心处的刚度。在框架质心处，通常是上部结构的质心，施加单调递增的水平力，并且，随着框架非线性发展的程度不断地调整桥墩的刚度和结构刚度，直至结构达到最终极限状态为止。
1.1.2 反应谱法
反应谱分析建立在强震观测基础上，由美国学者M?A?Biot在20世纪40年代提出，到50年代初由Housner实现。将实测地震波代入单自由度动力反应方程，计算出各自最大弹性地震反应，从而得出结构最大地震反应与结构自振周期的关系曲线。由反应谱可计算最大地震作用，再按静力法计算地震反应。反应谱分析虽然考虑了结构的动力特性，但在分析中仍把地震惯性力看作静力，因此只能称为准动力分析。反应谱分析法在地震作用计算方面取得了重大突破，因而在地震工程的发展中具有非常重要的贡献，是目前各国抗震规范中给出的一种主要抗震分析方法。总之，反应谱方法在大跨度桥梁的方案设计阶段，对结构的抗震性能进行粗略的评估还是可行的，但是对于重要结构或大跨度桥梁的地震反应分析则应进行专题研究。
1.1.3 时程分析法
时程分析法是将实际地震动记录或人工生成的地震波作用于结构，直接对结构运动方程进行数值积分而求得结构地震反应的时间历程。只要正确选择地震动主要参数，且所选用的地震波基本符合这些主要参数，时程分析法就可以在一定程度上给出未来地震作用下结构反应。该法对于线性荷载，简谐荷载或用简单解析式表达的荷载激励下线性结构的响应能够得到具有计算机精度的数值。由于地震加速度记录中两个离散时刻之间的加速度值一般假设为线性变化，因此采用精细程积分求解是非常有利的。此方法的主要优点是既可以做线性分析，又可以做弹塑性动态分析，概念明确。其主要缺点是计算结果过渡依赖于所选取的加速度时程曲线，离散性很大。为得到较可靠的计算结果常要计算许多时程样本，并加以统计评论，为此需要进行大量的计算。实际上只对特别重要的大跨度结构才使用该法。
1.2 概论性抗震分析方法
概论性抗震分析方法包括随机振动、虚拟激励法系列。
随机振动法假定地震动在时间和空间上都是随机变化的，采用空间相关函数来描述各点地震动的相关性。此方法是建立在各点地面运动的统计特征基础上，在确定了地震动的自功率谱和互功率谱后，计算出各反应量的统计规律。对于大跨度桥梁结构，在进行抗震分析时应该考虑行波效应、部分相干效应和局部场地效应，传统的抗震方法在分析上遇到了困难，并且计算结果也和实际情况有较大差异。经过几十年来国内外学者的共同努力，随机振动理论取得了丰硕的成果，已成为近代应用力学的一个重要分支。尽管作为其应用核心的线性随机振动基本理论早已成熟，然而这些理论成果在工程领域却远未得到充分应用，其原因是计算的复杂性和效率低下。
2 结构控制技术
结构控制技术是工程抗震研究的热点问题。该技术通过在工程结构的特定部位装设某种装置（如耗能支承等）、或某种子结构（如调频质量TMD等）、或施加外力（外部能量输入），以改变或调整结构特性，确保结构及其附属物的安全。作为目前应用较广泛的一种结构控制技术，减隔震技术利用特制的减震及隔震装置，大量消耗或阻止进入结构体系的能量，达到控制结构内力分布与大小的目的。
篇2
关键词：桥梁工程；桥梁抗震设计；强度
前言
我们国家的国土面积非常广，其中许多地区都位于地震带上，所以为了确保桥梁项目的性能不受影响，就应该在设计的时候，认真考虑它的抗震性特征，积极开展好抗震设计工作。最近几年，我们国家在对于引发地震的机理，地震波的传递特征和地震波作用下结构产生的动力响应的特点、破坏特征、结构的抗震能力的研究和探索的不断深入，使得抗震设计工作有了很好的发展，获取了显著的成就。
1 地震对桥梁的破坏性
众所周知，地震的影响力非常大。一旦灾害发生，首先被破坏的是地基，尤其是那些地基处在较陡峭的坡体上面的桥梁，它面对地震灾害的时候，破损更为严重。因此，我们在选取地基的时候一定要综合分析，全面论述，多方比对之后才可以下结论。当地震发生以后，项目的破坏形式并不是完全一样的。具体来讲有如下的几点不同之处。桥墩的墩身发生位移，支座的锚栓被剪断，有时候梁体也会断裂下落；墩体出现裂痕，导致桥梁存在塌陷的可能性；由于受到河水的冲洗，此时沙土被液化，导致桥墩沉降。所谓的支座破坏，具体来讲指的是上方结构生成的力经由支座本身的构件向下传递到下方的构造之中，如果传递的力的强度比构件的原定强度要高的话，就会导致支座受损。对桥梁下方的构造来讲，由于支座受损导致绝大多数的力被分散，这样就能够避免地震产生的力传输给墩台，此时下方的结构就不会继续受损了，不过它有梁体掉落的可能性。
2 桥梁抗震设计的原则
2.1 正确选择地址
在选择桥梁的地址的时候，一定要将它的防震性考虑到内，因此就要确保所处区域的抗震性能好，同时还要确保地面坚硬，假如它的地基不是很牢固，在地震灾害出现的时候就无法保证其不受影响了。不过在工作中一定要意识到，选择地址的时候不应该只是不选择软土，对于那些有可能受到影响的区域也坚决放弃。因为任何的可能都有一定的几率会变成现实，而一旦变成现实，其带来的负面影响将是非常严重的。
2.2 注意结构上的对称
在抗震方面，对称性的结构刚度与不等跨桥梁比对来看它的优点更多，能够更好的应对地震问题。举例来看，假如桥墩的高度有着较大的差距的话，那么低墩就更易于被地震影响。所以，在开展设计工作的时候，必须要尽量确保结构呈现出对称的模式，最好不要使用那些跨度相对来讲较大的类型。
2.3 注重桥梁的整体性
对于桥梁来讲，它的总体性有着非常关键的意义，假如失去了整体性特点，就会导致结构无法发挥应有的作用，而且当地震出现的时候会导致构件没有足够的承受力，进而出现震落现象。因此，一定要确保上方的构造是不间断的，而且还要借助合理的措施来切实提升它的整体性，在所有的接洽区域要做好减振工作，此举的目的是为了切实提升项目的稳定性。同时，为了防止一些突发性的问题，在布局结构的时候尽量要确保其质量以及刚度等保持均匀。
2.4 设置多道抗震防线
要想真正的应对好地震问题，就应该在设计的时候布置很多的防线，只有这样才可以确保桥梁能够从多个角度应对地震产生的力，假如出现了等级较高的地震，在前面的防线破坏了以后，还有其他的能够发挥作用。此举能够明显的提升工程的安全性，能够最大化的壁面项目发生塌陷问题。
3 桥梁抗震的设计要点
第一，体现为桥梁抗震能力：当我们开展项目建设工作的时候，要认真分析它的结构，确保其有着较高的抗震水平。具体来讲，应该在结构本身的抗震力的前提之下，合理调整数据，认真分析。同时，在做好设计工作的前提之下，确保项目构件有着更强的抗震水平，与地震反映出的结合强度以及抗震设计中的变位验算相结合，从而使桥梁结构中的行为能力得到系统化发展。第二，体现为结构刚度：在开展项目建设工作的时候，假如它的刚度是对称存在，当地震出现的时候就可以很好的应对了，相反的假如是不对等存在，就会受到较大的冲击。假如在项目具体进行的时候，桥墩的高度有较大的差异，就容易使得那些高度不高的墩体被地震带来的强大的力所冲击。
4 桥梁抗震设计的几个方法
4.1 桥梁抗震的概念设计
抗震概念设计是指根据以往地震灾害和工程抗震的经验等获得的基本抗震设计原则和设计思想，用以提出正确地桥梁结构总体方案、材料的选择和细部的构造等，从而达到合理抗震的设计目的。桥梁抗震概念设计的主要任务是选择合适的抗震结构体系。
4.2 地震响应分析方法的改变
随着人们对地震动力和结构动力不断了解，抗震设计的理论和地震响应的分析设计方法也发展出多种方法。从地震动的振幅、频谱和持时三要素来看，抗震设计的动力理论不但考虑了地震动的持时，而且还考虑了地震动中反应谱不能概括的其他特性。
4.3 多阶段设计方法
伴随着地震产生机理等研究的不断深入，加上不同的结构在不同概率的地震作用预期下的性能目标的各不相同，使得设计工作在不断发展。桥梁工程的抗震设计也由原来的单一设防水准的一阶段设计，改进为双水准或三水准的两阶段和三阶段设计方式。
5 根据性能设计
科技一直在发展，目前工作者意识到对于桥梁项目来讲，我们在判定它的抗震能力的时候不应该将强度当成是一个评判要素。这主要是因为一旦经历强震，材料就会弹塑性阶段，它的这种改变会耗费一些能量，而且它的自振时间也会因此而改变。塑性阶段消耗地震能量的大小和变形情况是判断结构是否发生破坏的重要因素。基于性能的设计法，主要包括倒推分析法、能力谱法、基于位移设计法等。倒推分析法是采用一定的水平加载方式，对结构施加单调递增的水平荷载，将结构位移推至指定位置，从而研究结构的非线性性能。能力谱法是在倒推分析法的基础之上建立起来的，该方法将加速度-位移格式的结构能力谱与地震需求反应谱进行比较，可以直观地判断出结构的抗震性能。基于位移设计法是将结构允许位移作为判断指标，进而借助分析结构的强度来开展检验工作。
6 结束语
最近几年，我们国家的经济高速发展，此时各个类型的公路项目开始出现在祖国的大江南北，然而公路的存在必须依靠桥梁作为接洽点，所以桥梁项目就被人们所关注。对于桥梁工程来讲，极易受到地震灾害的影响，导致它的受力水平变差，进而引发很多的问题。所以作为相关的工作人员，我们当务之急要做的就是积极开展防震设计工作，切实提升项目的防震能力，确保其更好的为国家的经济建设贡献力量。
参考文献
[1]石国林，梁秋玲.桥梁工程抗震设计相关问题的探讨[J].民营科技，2011，04：243.
[2]周永生，安欣.探讨桥梁工程抗震设计问题[J].科技传播，2011，10：17-18.
篇3
关键词：桥梁；抗震；设计我国管理部门已经认织到上述问题。建设部已委托同济大学士木工程防灾国家重点实验室范立础主编新编的《城市桥梁抗展设计规范》，由北京、天津、上海等四家市政工程设计研究院参编；上海市建委抗震办公室也委托同济大学土木工程防展国家重点实验室主编《上海城市桥梁抗震设计规范》。同时，交通部也着手修订《公路工程抗震设计规范》。本文的任务是对目前各国的桥梁抗震设计规范的使用和研究现状进行介绍和比较，探讨我国桥梁抗震设计规范的修订中的一些主要问题。1.桥梁抗震设计的基本思想结构抗震设计的基本思想和设计准则是制定规范的最重要之处，它决定了抗震设计要达到的目标、采用的设计地震动水平和地震反应的计算方法。因此这里首先介绍世界几本主要的桥梁抗震设计规范的基本设计思想． 当前主要地震国家桥梁抗震设计规范的基本思想和设计准则是：设计地震作用基本分为两个等级，都可归纳为功能设计地震和安全设计地震。虽然各规范使用的名词不同，但其思想是基本一致的：功能设计地震具有较大的发生概率、安全设计地震具有很小的发生概率。在功能设计地震作用下，桥梁结构只允许发生十分轻微的破坏，不影响正常的交通，不经修复也可以继续使用；在安全设计地震的作用下，允许桥梁结构发生较大的破坏，但不允许发生整体破坏。比较起来，我国公路工程抗震设计规范仍在使用烈度概念，关于抗震设计的指导思想对于桥梁来说过于笼统。
2.桥梁震后的损伤
桥梁下部结构的严重损伤是引起桥梁倒塌,且在震后难以修复使用的主要原因.
2.1桥梁墩柱的损伤 桥梁结构中普遍采用的是钢筋混凝土墩柱,损伤的形式分为:弯曲损伤和剪切损伤.弯曲损伤是延性的,产生很大的塑性变形.剪切损伤是脆性破坏.然而桥梁墩柱的基脚损伤也是一种破坏的形式.2.1.1墩柱的弯曲损伤：桥梁墩柱的弯曲损伤非常常见,在历次的大型地震中都不少,究其原因主要是约束箍筋配置不足,纵向钢筋的搭接或焊接不牢等引起的墩柱的延性能力的不足.2.1.2墩柱的剪切损伤：桥梁墩柱的剪切损伤较常见,由于剪切损伤是脆性的,会造成墩柱以及上部结构的倒塌,其损伤较为严重.2.1.3墩柱基脚的损伤：桥梁墩柱基脚的损伤较为少见,但是一旦出现,则可能导致墩梁倒塌的严重后果.213国道白花镇百花大桥墩柱基脚的损伤，显然,墩底主筋的构造处理不当,箍筋的数量不足,导致基脚损害.可见,保证墩柱和下部基础的整体作用是相当的关键。2.2框架墩的损伤。框架墩的损伤主要出现在城市高架桥中,其损伤主要表现为:盖梁的损伤,墩柱的损伤和节点的损梁的损伤形式主要有:剪切损伤、弯曲损伤以及盖梁钢筋的锚固长度不够而引起的损伤.节点的损伤主要是剪切损伤。2.3桥台的损伤。桥台处发生失效的类型,不同桥梁各有不同.基本类型变化很大(扩大基础、桩基、竖井),而且土的性质也很重要的.尤其在地震期间如果沙土被液化,则更为重要.由于后墙、翼墙、基础和桩与周围土的相互作用,使所在位置更加复杂.大多数支座式桥台中,纵向位移不受限制,因为上部结构和桥台背墙的接触面处,有接缝.这种构造是有吸引力的.
3. 急需改进的桥梁设计规范管理
这里，通过两个工程中遇到的实际问题来解释一下这个命题的重要性和紧迫性。
广州九江桥梁倒塌之时，针对这个事故，看到了一些内容，美国桥梁界说：“美国规范是完全不一样的，只要船能撞到的地方，桥梁设计时都要考虑，都要有相应的防撞保护措施。晚上过桥的行船是很容易撞上桥墩的。”这显然是引起九江桥被撞倒塌的主要外因。当然，仅从九江桥倒塌的实际相片，也不难分析出我们的设计和规范其它方面可能的不足。
我国桥梁界发展最快的桥梁结构形式是斜拉桥，在我国，斜拉桥上拉索的应用上有这样一个不成文的行规和事实：斜拉索过几年就需考虑换索，少则3~4年，多则十几年；减少拉索振动的阻尼器，在采购时也仅考虑3~4年的寿命，许多人形成了思维定势――“换索时和索一起换置”“没必要做这么好”。美国生产和安装斜拉索的DSI公司，美国的拉索设计和制造安装要求和桥梁同寿命，至少要考虑75年的安全使用。在DSI公司为美国桥梁工程提供斜拉索的28年中，仅最初使用斜拉索的极个别桥梁，因当时的拉索保护技术还不成熟，考虑了更换问题，而其它均无换索必要。最近也了解了一下国内的情况，相关一些部门有意对国内的拉索的使用寿命提出30年的要求。
篇4
关键词：桥梁抗震；静力法；弹性反应谱法；时程分析法；虚拟激励法
中图分类号：TU文献标识码：A文章编号：1672-3198（2009）01-0391-02
1 静力法
早期结构抗震计算采用的是静力理论，1900年日本大房森吉提出静力法的概念，它假设结构物各个部分与地震动具有相同的振动。此时，结构物上只作用着地面运动加速度乘以结构物质量所产生的惯性力。即忽略地面运动特性与结构的动力特性因素，简单地把结构在地震时的动力反应看作是静止的地震惯性力（作为地震荷载）作用下结构的内力分析。1915年，佐野提出震度法，即根据静力法的概念提出以结构的10%的重量作为水平地震荷载，于1923年关东大地震后的次年建立了最早的桥梁下部结构工程的抗震分析方法。从动力学的角度分析，把地震加速度看作是结构破坏的单一因素有极大的局限性，因为它忽略了结构的动力特性这一重要因素。只有当结构物的基本固有周期比地面卓越周期小很多时，结构物在地震振动时才可能几乎不产生变形而被当作刚体，静力法才能成立。由于其理论上的局限性，现在已较少使用，但因为它概念简单，计算公式简明扼要，在桥台和挡土结构等质量较大的刚性结构的抗震计算中仍常常用到。
2 弹性反应谱法
应用反应谱法进行抗震设计，最关心的是地震力的最大值。对于单质点体系最大地震力的计算式为：
P=m|δ¨g+y¨|max=kH•β•W
式中：KH――水平地震系数；
β――动力放大系数；
W――体系的总重量；
水平地震系数的取值根据抗震设防的烈度水准选用。对于一特定的地震波其加速度反应谱是不规则的，而且一个反应谱总相应于一定的体系阻尼比，实际上我们所使用的规范反应谱，是在输入大量的地震加速度记录后所绘制的很多反应谱曲线经过处理后得到的平均反应谱，平均反应谱在《公路工程抗震设计规范》（004-89）即是动力放大系数β。所以，结构的地震反应，是以卓越周期为主要成分的
地震波激励下的结构的强迫振动。由此即反映出具有不同特征周期的不同场地土对应的反应谱，《公路工程抗震设计规范》（004-89）根据场地土的分类分别规定了5%阻尼比的不同的反应谱曲线。对于多质点体系，其振动方程可用下式表达：
［M］{δ¨}+［C］δ•+［K］{δ}=-［M］{I}δ¨g（t）
式中： ［M］――多质点体系的质量矩阵；
［C］――多质点体系的阻尼矩阵；
［K］――多质点体系的刚度矩阵。
上述振动方程一般通过转换到正则坐标和振型坐标用非耦合或正交振型反应叠加求解，将多质点体系分解为多个独立的广义单质点体系，广义单质点体系的最大反应可由反应谱曲线查出。由于地震地面运动更容易激起最低振型而不是较高振型的反应，因此仅仅需要几个振型叠加就能得到近似的而又很好的桥梁地震反应情况，尤其对于大量的少自由度桥梁体系更是如此。一般情况下，广义单质点体系的最大反应不同时发生，因此需要将它们组合起来；同时每个振型对地震反应的贡献也是不同的，每个振型的参与情况可以通过振型参与系数得到，
如下式所示
Pi={φ}i［M］{I}{φ}i［M］{φ}i
振型组合方法是反应谱理论的另一重要问题，是影响桥梁地震反应预测精度的关键因素。目前各国抗震规范采用的组合方法主要是基于平稳随机振动理论的SRSS，CQC等一致激励振型组合方法。最普遍的SRSS法，对于频率分离较好的平面结构的抗震计算有良好的精度，为大多数国家的抗震设计规范所采用，如我国现行部规JTJ004-89，美国的AASHTO规范，欧洲的Eurocode8规范。该方法对于中小桥梁的地震反应计算有较高精度，但对于频率密集的空间结构由于忽略了各振型间的耦合影响，通常会过高或过低地估计结构的地震反应。CQC法是80年代初W ilson等人基于随机过程导出的比例阻尼线性多自由度体系振型组合规则。较好地考虑了密集频率时的振型相关性，克服了SRSS法的不足。
3 时程分析法
时程分析可以进行有线弹性材料行为、非线性材料滞回特征、几何非线性效应的模型分析。但是，除了二维或三维空间坐标，必须考虑一个附加的时间坐标。
对桥梁模型进行地震时程分析，有三种可用的分析方法：①时域内的逐步积分，②时域内的标准振型时程的叠加；③频域反应的计算变换到时域内叠加。因为对于一个特定的地震地面运动，线弹性时程反应分析得到的设计信息总量很少，因此方法②和③在总体形式上因依赖于叠加原理而受到限制。进行时程分析可以得到数值上较为精确的分析结果，但是存在着在一些参数难以确定的问题，因而本质仍然比较模糊。其他问题如：输入地震动；简化结构分析模型是否与实际相符；结构-基础-土相互作用问题；结构构件的非线性动力特性和屈服后的行为；数值积分的精度及稳定性等都有待于解决时程分析不仅计算量大，建立模型复杂，而且对分析结果的整理要求也很高，结果的准确性很大程度上取决于输入的地面运动的情况。其主要缺点是计算结果过渡依赖于所选取的加速度时程曲线，离散性很大.为得到较可靠的计算结果常要计算许多时程样本，并加以统计评论，为此需要进行大量的计算.实际上只对特别重要的大跨度结构才使用该法
4 Push-over法
Push-over分析方法是将地震荷载等效成侧向荷载，通过对结构施加单调递增水平荷载来进行分析的一种非线性静力分析方法，它研究结构在地震作用下进入塑性状态时的非线性性能。采用对结构施加呈一定分布的单调递增水平力的加载方式，用二维或伪三维力学模型代替原结构，按预先确定的水平荷载加载方式将结构“推”至一个给定的目标位移，来分析其进入非线性状态的反应，从而得到结构及构件的变形能力是否满足设计及使用功能的要求.尽管这一方法还有待进一步完善，但它基本可以满足工程要求。对于桥梁结构来说，Push－over分析方法通常将相邻伸缩缝之间的桥梁结构当做空间独立框架考虑，上部结构通常假定为刚性，分析的初始阶段是对单独的排架墩在所考虑的方向上（顺桥向或横桥向）进行独立的倒塌分析，以获得构件在单调递增水平荷载作用下的整个破坏过程和变形特征，从而发现桥梁结构的薄弱环节。Push-over方法作为一种非线性静力方法，其计算过程简便易于操作，结果可以以图形方式示出，能够计算结构从线弹性、屈服一直到极限倒塌状态的内力、变形、塑性铰位置及转角，找出结构的薄弱部位。
Push-over方法由于其近似假定的存在及对支承条件的考虑等因素，影响了更大范围的推广应用，上述问题仍有待进一步研究。尽管Push-over方法还有待完善，但是它对抗震分析的作用不可低估。Push-over方法可以比较准确地给出构件的屈服顺序、承载的薄弱部位和可能发生的破坏形式等重要的信息，这些对抗震
分析来说十分重要。更重要的是，Push-over方法可作为基于可靠度和功能的结构抗震设计的工具。从长远来看，我国规范中势必引入基于功能的抗震设计要求，因此，工程上需要简便而又有一定精度的地震响应分析方法。对于特定类型的结构，可以选择不同的设计方案，用Push-over方法得到结构失效时能抵抗的最大的水平荷载以及相应的内力和变形状态。这些结果可以方便地用于可靠度指标的计算中。Push-over方法以其方便、快捷、计算较准确、能反映抗震能力与需求的特点，在今后抗震设计方法的发展中有着较大的发展空间。
5 虚拟激励法
随机振动是一门应用概率统计方法研究随机荷载作用下结构动力性态的技术学科.上世纪50年代末，由于航天工程的推动，在工程振动的研究中引入了概率和数理统计理论，极大的推动了对随机振动的研究.随机振动描述了客观存在的不确定性，在土木、机械、航空和航海等工程领域得到了广泛应用随机振动方法较充分地考虑了地震发生的统计特性，被广泛认为是一种较为先进合理的抗震分析工具.已被1995年颁布的欧洲桥梁规范采用.大连理工大学建立的虚拟激励法作为一种新的随机振动分析方法，已对被认为很困难的多点非均匀随机激励问题给出精确高效的计算方法，在普通微机上已可快速而精确地计算有数千自由度、几十个地面支座的大跨度多点地震激励问题，达到了实用要求。
虚拟激励法的基本原理
虚拟激励法的基本原理可用图1的单源激励问题予以阐述.
Sxx（ω）为一个零值平稳随机激励x（t）的自功率谱密度；H（ω）为结构频率响应函数，则任意输出响应量y（t）也为平稳随机过程，其功率谱密度如图1（a）右端.当线性系统作用单位简谐激励eiωt时，相应的响应为H•eiωt，如图1（b）.显然，当作用为简谐激励时~x= Sxxeiωt，其相应的响应必为~y= SyyHeiωt，如图1（c）.将带“~”的量称为虚拟量.考虑简谐激励~x= Sxxeiωt作用于该线性系统，容易证明响应量~y和自谱密度函数Syy有如下关系式
~y*~y =|~y |2=|H |2Sxx（ω） =Syy（ω） （1）
同样，容易证明互谱密度函数Sxy、Syx同激励x和响应y之间有如下等式成立
~x*~y = Sxx（ω）e-iωt•Sxx（ω）Heiωt=Sxx（ω）H =Sxy（ω） （2）
~y*~x = Sxx（ω）H*e-iωt•Sxx（ω）eiωt=H*Sxx（ω）=Syx（ω） （3）
在上述虚拟简谐激励~x = Sxx（ω）eiωt作用下，考虑两个响应量~y1、~y2，其相应的频率响应函数分别为H1和H2，如图1（d），则有
~y1*~y2= Sxx（ω）H1*e-iωt•Sxx（ω）H2eiωt=H*1Sxx（ω）H2=Sy1y2（ω）
~y2*~y1= Sxx（ω）H2*e-iωt•Sxx（ω）H1eiωt=H*2Sxx（ω）H1=Sy2y1（ω） （4）
由式（2） ~（4）可以看出，通过引入虚拟激励~x= Sxxeiωt可以很方便地通过简谐振动分析计算结构随机响应的功率谱.以上通过对单源激励问题的说明对随机振动虚拟激励的基本原理进行了简要的介绍.
参考文献
篇5
关键词：桥梁工程 Midas有限元 抗震性能 结构分析
中图分类号：TU997文献标识码： A
实际工程中，桥梁震害以下部结构最为严重。根据以往桥梁震害类型分析，地震引起的破坏形式主要是下部结构尤其是桥墩的破坏。桥梁下部结构地震破坏形式有以下几种：
（1）弯曲破坏：受地震力作用，受拉钢筋屈服，混凝土保护层脱落，导致塑性铰范围扩大，钢筋压屈以致内部混凝土压碎、迸裂。
（2）剪切破坏:受地震力作用，桥墩产生水平弯曲裂缝，继而产生斜向剪切裂缝，箍筋屈服，剪切裂缝增长，产生脆性剪切破坏。
（3）落梁：由于桥梁下部结构地震动位移过大，引起的桥梁上部结构坠落。资料表明，顺桥向落梁情形远多于横桥向，它约占全部落梁总数的80%-90%。顺桥向落梁时，梁端撞击桥墩侧壁，这种冲击作用对下部结构会造成很大影响，因为落梁的能量比梁在墩顶发生振动时的能量具有压倒性优势。
（4）支座破坏：传递的上部结构惯性力超过支座的设计强度，桥梁支座是桥梁抗震的薄弱部位，震害极为普遍，破坏的主要形式为支座锚固螺栓拔出剪断，活动支座脱落及支座本身构造上的破坏
本文针对以上这些震害，以反应谱理论为基础，结合抗震细则，利用Midas大型有限元程序，对常规桥梁桥墩进行弹性和弹塑性分析计算。
1 抗震细则的修订
公路工程抗震设计规范(JTJ 004-89) 是单一水准强度抗震设计，仅仅使用烈度来描述地震作用强度，很多方面的规定过于笼统、模糊。例如，通过引入综合影响系数来折减地震力后采用弹性抗震设计，其隐含的意思是允许结构进入塑性，对结构的延性性能有相应的要求，但在设计上又没有进行必要的延性抗震设计，其延性能力能否满足要求是不确定的，这也是原规范存在的一个较大缺陷。
修订后的《公路桥梁抗震设计细则》修订了相应的设防标准和设防目标，采用了两水平设防、两阶段设计的抗震设计思想，由单一的强度抗震设计修改为强度和变形双重指标控制的抗震设计。并且，在构造方面，增加了桥梁延性抗震设计和能力保护原则的有关规定，增加了延性构造细节设计的有关规定。
2 工程实例
某城市高架桥设计为双向六车道Ⅰ级主干路，主线桥面总宽32.5m，双向8车道。桥梁设计荷载公路I级，地震基本烈度为VIII度，设计地震动加速度为0.2g，场地类别为II类，特征周期为0.4s。利用Midas建立结构的三维空间动力有限元分析模型,并考虑相邻联的影响和桩基础等因素的影响，正确反映结构的特点以及支座连接特点等耦合影响。
根据抗震细则，桥梁抗震性能研究必须要有明确的抗震性能目标，以便对结构进行合理的抗震检算。本桥采用两水平设防、两阶段设计的抗震思想。抗震设防水准为两级地震水准：第一水准相当于设计地震，对应于重现期约100年；第二水准相当于罕遇地震，对应重现期地震约2000年（100年5%）。依据《公路桥梁抗震设计细则》规定并综合考虑工程造价、结构遭遇的地震作用水平、紧急情况下维持应急交通能力的必要性和避免倒塌以及结构的耐久性和修复费用等因素，与这两级设防地震相应的抗震性能目标建议如表1所列。
设防水准 性能目标
E1地震作用 在该水准地震作用下，结构在基本弹性范围内工作，基本不损伤或轻微损伤；
E2地震作用 在该水准地震作用下，墩柱可发生损伤，产生弹塑性变形，但墩柱的塑性铰区域应具有足够的塑性变形能力。盖梁、主梁基本不发生损伤，桩基础满足极限状态要求。
表1
3 抗震分析
场地水平向设计反应谱的函数表达式，根据《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/T B02-01-2008）给出，表达式如下：
参照抗震设防标准、抗震性能目标以及场地资料，根据《公路桥梁抗震设计细则》，确定如下图1所示的对应两水准的水平向设计加速度反应谱。
图1工程场址地表水平向设计加速度反应谱
根据设计图纸建立结构动力分析模型，对应的边界约束条件和计算的结构动力特性，采用反应谱法，取5％阻尼比反应谱，分别对50年超越概率10％（简称E1）和100年超越概率5%（简称E2）两种概率水准地震作用下的结构响应进行计算分析，地震输入方向为横桥向与纵桥向，采用Midas提供的Ritz法取前500阶进行反应谱分析计算，其中振型组合采用CQC法。选取36#桥墩为研究对象，得到如下结果（仅考虑横桥向地震力作用下墩底地震响应）：
（1）各墩墩底地震响应
各桥墩墩底对应不同超越概率水准地震作用的地震响应见表2至3所示。
表2 墩底截面的内力最大值（E1横桥向输入）
截面位置（墩底） 动轴力 P（kN） 剪力 （kN） 扭矩 T（kN.m） 弯矩 (kN.m)
纵向 横向 横向 纵向
P36#墩 左侧 3067.673 69.786 1738.558 644.523 13247.758 484.048
右侧 3042.841 69.760 2326.226 182.019 14744.726 491.435
表3墩底截面的内力最大值（E2横桥向输入）
截面位置（墩底） 动轴力 P（kN） 剪力 （kN） 扭矩 T（kN.m） 弯矩 (kN.m)
纵向 横向 横向 纵向
P36#墩 左侧 9273.98 209.82 5258.69 1935.52 40068.13 1452.96
右侧 9197.03 209.75 7036.24 547.49 44596.09 1477.00
由此对比设计配筋，E1作用下配筋满足要求，E2作用下配筋不满足要求，需进行E2作用下的弹塑性位移计算。
（2）E2作用下的弹塑性位移计算
应用纤维单元进行墩柱M-φ 曲线计算，计算结果见图2。
从截面应力状态发展过程录像可以看出第136 步为规范中的受拉钢筋首次屈服特征点(φy’, My’) , My’= 12230KNm, φy’=0.001723 rad/ m。
可以求出混凝土开裂后用于全桥模型的塑性变形计算的墩柱等效刚度:
EIeff= My’/φy’= 12230/ 0.001723= 7098084.7 kN m2。
查抗震细则附录B 可依次求得φy, φu 以及体积配箍率ρs 等, 最后求出塑性铰长度Lp , 从而得到变形控制值 u。
由于水平地震力全部由中墩承担, 对于该桥可以按材料力学公式直接求得:
б= S /gxGxH 3/(3EIeff) =24.22cm
4 分析结论
通过在E1和E2两个水准地震反应谱分析和校核结果的结论如下：
桥墩墩身在E1水准地震作用下基本满足预期的抗震性能要求；但是在E2水准地震作用下，桥墩墩顶位移满足规范要求，但桥墩墩底弯矩需求大于墩身能力。因此在E2水准下应当进行减隔震设计。且为防止该桥结构在遭遇强震作用时，发生落梁等震害，应设置防落梁装置。
本设计采用拉索减隔震支座进行减隔震设计，支座自由程选取为0.07m，支座的布置方式采用在每联的过渡墩上设置拉索减隔震支座。在E2地震作用下,固定支座（设在每联的正中间墩上）的剪力销按照设计要求发生剪断,成为滑动支座。
5 结语
相对于原89《规范》, 新《公路桥梁抗震设计细则》在适用范围、设防目标和设防标准、设计和分析方法等方面均作了大量修订和改进, 特别是在设计理念和方法上有重大改进, 采用了2水平设防、2阶段设计的抗震设计思想, 引入了先进的延性抗震设计方法和能力保护设计原则, 实现了和国际先进水平的接轨。本文分别从桥梁抗震设防标准、桥梁延性抗震设计和减隔震设计等几个主要方面进行了简单地论述,希望对抗震设计能有所借鉴。
参考文献:
[1] JTJ004-89, 公路工程抗震设计规范[S] .
篇6
关键词：桥梁基础抗震设计日本规范
一、引言
近十年来，世界相继发生了多次重大地震，1989年美国LomaPrieta地震（M7.0）、1994年美国Northridge地震（M6.7)、1995年日本阪神地震（M7.2）、1999年土耳其伊比米特地震（M7.4）、1999年台湾集集地震（M7.6）等等。因此，专家们预测全球已进入一个新的地震活跃期。随着现代化城市人口的大量聚集和经济的高速发展，地震造成的损失越来越大。地震灾害不仅是大量地面构筑物和各种设施的破坏和倒塌，而且次生灾害中因交通及其他设施的毁坏造成的间接经济损失也十分巨大。以1995年日本版神地震为例，地震造成大量高速公路及高速铁路桥隧的毁坏，经济总损失高达1000亿美元。
近几次大地震造成的大量桥梁的破坏给了全世界桥梁抗震工作者惨痛的经验教训。各国研究机构纷纷重新对本国桥梁抗震规范进行反思，并进行了一系列的修订工作。日本1995年阪神地震后，对结构抗震的基本问题重新进行了大量的研究，并十分重视减振、耗能技术在结构抗震设计中的应用。桥梁、道路方面的抗震设计规范已经重新编写，并于1996年颁布实施。美国也相继在联邦公路局（FHWA）和加州交通部（CALTRANS）等的资助下开展了一系列的与桥梁抗震设计规范修订有关的研究工作，已经完成了ATC－18，ATC－32T和ATC-40等研究报告和技术指南。与旧规范相比，新规范或指南无论在设计思想，设计手法、设计程序和构造细节上都有很大的变化和深入。
中国现行《公路工程抗震设计规范》（JTJ004－89）在80年代中期开始修订，于1989年正式发行。随着中国如年代经济起飞，交通事业迅猛发展，特别是高速公路兴建、跨越大江，大河的大跨桥梁、大型立交工程以及城市中大量高架桥的兴建，规范已大大不能适应。但是目前所有国内的桥梁设计，对抗震设计均在设计书上标明的参照规范即是《公路工程抗震设计规范》和《铁道工程抗震设计规范》。与国外如日本、美国的同类规范相比，中国现行《公路工程抗震设计规范》水准远落后于国外同类规范。若不进行改进，则必将给中国不少桥梁工程留下地震隐患。
本文主要介绍了各国桥梁抗震设计规范中基础部分的抗震设计。基础部分对全桥的地震响应以及墩柱力的分布均有非常重要的影响。基础设计不当会导致桥梁墩柱在地震中发生剪断、变形过大不能使用等等，有时甚至是桩在根部直接剪断破坏。基础设计需要考虑的方面除了基础形式的选择以外还包括抗弯强度、抗剪强度桩基础连接部分的细部构造、锚固构造等方面。本文首先对中、美、日、欧洲、新西兰五国或地区抗震设计规范中有关基础的部分进行了一般性的比较。笔者认为，相对而言中国的规范在基础抗震设计方面较为粗糙、可操作性不强。而日本规范在这方面作的最为细致，技术也较为先进。因此，在随后的部分中详细介绍了日本抗震规范的基础设计方法。
二、主要国家桥梁抗震规范基础抗震设计的概况
本文将中国桥梁抗震规范与世界上的几种主要抗震规范（美国的AASHTO规范、Cal－tans规范、ATC32美国应用技术协会建议规范，新西兰规范NZ，欧洲规范EC8，日本规范JAPAN）进行基础抗震设计方面的比较。
中国桥梁抗震设计规范有关基础设计的部分十分笼统，只以若干定性的条款，从工程选址方面加以考虑，而对基础本身的抗震设计，特别是对于桩基础等轻型基础抗震设计重视不够。这方面，日本的桥梁抗震设计规范和准则规定得比较详细，是我们应当学乱之处。基于阪神地震的经验，地震后桥梁上部结构的修复和重建都比下部基础经济和省时、省力，因此桥梁基础的抗震能力的要求应比桥墩高。
三、日本桥粱基础抗震设计方法细节
1.按流程，先用震度法设计。震度法基本概念是把设计水平震度
Kh乘以结构Kh的计算方法如下：
其中Cz--地区调节系数；
Kh0--设计水平震度的标准值。
其中，δ是把抗震设计所确定的地基面以上的下部结构质量的80％或100％和该下部结构所支承的上部结构质量的100％之和作为外力施加到结构上在上部结构惯性力作用点位置发生的位移。
2．用震度法设计以后，如果基础结构是桥台基础或者桥墩的扩大基础，不需要用地震时保有水平耐力法设计。这是因为设计桥台基础时，地震时动力压力的影响非常大，此外结构背面存在的主体也使结构不容易发生振劾。而对于扩大基础来说一般地基条件非常好，因此，地震时基础某些部位转动而产生非线变形可以消耗许多地震能量。
3．用地震时保有水平耐力法设计时，首先要判断基础水平耐力有没有超过桥墩的极限水平耐力。这是因为地震时保有水平耐力法的基本概念是尽量使地震时在桥墩而不是在基础出现的塑性铰。如果在基础出现塑性铰，发生损伤后，修复很困难。所以，我们要把基础的行为控制在屈服范围内。
如果基础水平耐力小于桥墩的极限水平耐力，则要判断桥墩在垂直于桥轴方向的抗震能力是不是足够大（按式（3))。因为如果桥墩在垂直于桥轴方向具有足够大的抗震能力（例如壁式桥墩），而且基础的塑性反应在容许范围以内，则基础的非线能吸收大量的振动能量并且基础仍然是安全的。
桥墩的极限水平耐力Pu≥1.5KheW（3）
Khco--设计水平震度的标准值；
Cz--地区调节系数；
μa--容许塑性率；
W－一等价质量（W=Wu十CpWp）；
Wu--振动单位的上部结构质量；
Wp--振动单位的桥墩质量；
Cp--等价质量系数（剪断破坏时1.0，剪断破坏以外是0.5）。
4．桥墩的极限水平耐力满足Pu≥1.5KheW时，对基础塑性率进行对照检查。虽然基础的非线行为能吸收大量振动能量，但是对于有的基础部件来说，可能会遭受过大的损伤。所以要控制基础的反应塑性率，按如下要求：
μFR≤μFL（4）
式中μFR--基础反应塑性率；
μFL--基础反应塑性率的限度。
5．发生液化时，要降低土质系数。随后的计算（对照和检查）同上述方法基本一致。
6．在地震时保有水平耐力法的流程中，最后是对基础水平位移、转角的对照和检查。要求是基础最大水平位移为40cm左右，基础最大容许转角为0.025rad左右。
篇7
关键词：公路桥梁施工建设抗震技术
中图分类号：X734 文献标识码：A 文章编号：
前言
地震是我国的常见高危自然灾害之一，我国地处于环太平洋地震带和亚欧地震带这世界两大地震带的交界处，我国在世界上也可算是地震高发的国家。过去几年里我国因地震灾害造成了人员伤亡和经济损失无可估计，汶川地震、玉树地震以及前不久发生的四川雅安地震都给我国的经济建设、人民生产生活、生命财产造成了无可估量的损失。因地震带来的社会问题、经济问题、精神问题等也长期困扰着我国的方方面面。虽然我国抗震救灾力度在不断加强，我国千千万万的领导与群众在地震救援工作中进一步拉近了彼此心灵的距离，但是地震对于我们的正常生产生活来说仍然是一个挥之不去的阴影，我国正在不断加强建筑施工对地震抵御能力的提升研究，公路桥梁项目建设作为我国交通事业的重要推动力也应该将抗震减灾作为施工技术研究的重要课题，加强工作力度与创新能力提升，最大限度减轻地震灾害中的各种损失，真正为人民和国家筑起保卫的屏障。
一、公路桥梁发生严重震害的原因分析
想要切实寻找到公路桥梁建设设计过程中避震抗震方法和措施，就必须首先对当前我国公路桥梁容易遭受震害的原因进行认真严肃的分析，寻找到公路桥梁易遭受震害的原因及灾害的主要表现形式。从世界各国公路桥梁遭受震害的大概统计来看，震害的表现形式及原因主要有以下几个方面。
首先，在地震来袭的时候，桥梁的地震位移为给上部活动节点的活动空间造成非常严重的挤压作用，而我国许多公路桥梁尤其是梁式桥梁在盖梁设置中往往会出现未能充分考虑地震影响而未作过多设置的情况，这就让梁式桥梁在遭受地震侵袭时会因为上部活动节点的空间不足而引起落梁或者梁体之间的相互碰撞，从而遭到破坏。对于拱式桥梁而言，地震所引发的破坏主要表现在引起拱上建筑、腹拱以及拱顶与拱脚部分的破损断裂甚至隆起变形。
其次，地震发生之后，桥梁地基会出现大面积的严重液化，地基液化与地面位移的双重作用加剧了整个桥梁结构的变形错位，从而极大的增加了地震中落梁危险的发生几率。
再次，公路桥梁在支座抗震设计过程中往往会因为历史往期当地未发生过地震而对支座的抗震设计考虑不足，从而在地震来袭之时让支座发生了超乎预料的大位移以及严重变形，从而引起支座的构造破坏，进而引发桥梁其他部分的结构受损，造成连锁破坏效应。
再次，桥梁下部的结构抗力在桥梁施工设计阶段对地震危害的考虑不足也会让桥梁在地震过程中出现下部结构因抗力不足而出现严重开裂、剧烈变形以及作用失效，从而引发整座桥梁的坍塌破坏危险。
二、公路桥梁抗震设计的要点分析
为了最大限度减轻地震对公路桥梁的破坏作用，在地震区进行桥梁建设的过程中，应该遵循一些基本的设计原则来进行设计。
（一）努力减轻桥梁自身结构重量
地震对桥梁的危害加剧，很大程度上是来自于地震力与桥梁结构之间的力量对抗，所以要最大限度减轻桥梁自身的结构重量，并努力降低桥梁自身重心，从而实现提升桥梁面对地震时的自身内力与稳定性。而且要在设计中努力做到让桥梁的质量中心与刚度重心最大限度的重合，从而减少地震灾害中桥梁因地震扭转引力而遭受的地震附加作用力等等。具体而言，有几下几个方面。
（二）加强对桥梁结构刚度对称的设计
根据物理学原理来看，结构的刚度对称性越强，其因地震而遭受震害破坏的可能性就越小。如果是一座桥梁内墩的身高差过大的桥梁，当发生地震时，较矮的桥墩就会因地震而产生非常强大的地震水平力，从而严重危害到整座桥梁的稳定性。而对于具有大跨径的桥梁而言，跨径过大的桥孔部分的桥墩也会产生较大的地震力。所以在桥梁结构设计过程中，就要努力避免在地震高发区或潜在危险区域采用这种类型的桥梁结构设计，若果因为实际需要而无法避免的话，也要加强桥墩的消能手段，降低桥墩的自身刚度，或者进行抗震支座的设计。
（三）加强抗震性分析
抗震性分析是桥梁建筑设计工作中的第一步，要对所有普遍采用的结构设计形式进行全面深入的抗震性能分析研究，严格不免不适宜地震区的桥梁结构和设计方案出现，同时还在适应地震区的桥梁的原有结构基础之上，加强抗震性能的改造与提升。而且在抗震性能的研究工作中也要摆脱被动抵御地震作用力、专注强度运算及变位运算的僵化思想，更要从桥梁总体结构的设计角度出发，提高整个结构的抗震等级，全方位提升桥梁的抗震能力。
三、加强公路桥梁抗震设计的思考
（一）加强设计理念学习
公路桥梁的设计结构是否合理与成功是桥梁抗震设计是否成功的关键。尽可能采用合理的设计能够大大减轻地震灾害对桥梁所造成的破坏程度。在设计过程中，应该关注的是两个方面，一个是桥梁抗震的概念设计，另一个是桥梁抗震构造方面的细节设计。但是这两个方面其实与具体的抗震计算工作关系不大，目前许多抗震设计工作往往将关注重点都放在了如何计算上面，但我们应该明确一点，计算只是抗震设计工作中的辅助手段之一，其作用只是在于验证设计概念与设计细节是否存在不合理的地方，所以作为抗震设计的桥梁设计师而言，应该将更多的关注点放在如何深入认识抗震概念和相关原理。
（二）加强结构分析
公路桥梁从构造上来说，种类繁多，结构形式也多种多样，而作为设计师应该首先对各类构造有一个深入了解，如桥梁形状、桥梁的上部结构、桥梁的下部结构、桥梁墩台以及桥梁基础结构等等，要明确哪些构造有利于抗震，而哪些构造是绝对不能够出现在地震区的桥梁结构设计当中。这样就能够首先寻找到正确的设计出发点，而不会在不适宜的结构上面白费功夫。
（三）强化构造细节的抗震
除了要对总体构造进行分析设计之外，构造细节的有效把握也是提升桥梁抗震能力的关键。正所谓细节决定成败。所以必须加强构造细节的抗震设计。比如对于桥梁支座的选择、桥梁挡块的有效设置等等，同时还要加强对细节的抗震辅助施工，如对桥墩部位的箍筋有效配置，对节点的配筋构造研究等等。
参考文献
[1]赵国辉,刘健新.汶川地震桥梁震定分析及抗震设计启示[J].震灾防御技术,2008,3（4）：363-369.
篇8
（一）支座破坏，是指上部结构所产生的地震惯性力通过支座构件传递到下部结构，当传递的荷载强度超出支座构件的设计强度值时，支座发生破坏的现象。对于桥梁的下部结构，支座的破坏消解了大部分的地震力，避免了地震力传递至墩台结构，避免了桥梁下部主体结构的损害程度，但同时支座的破坏可能会引起落梁等进一步的桥梁震害，
（二）落梁破坏，是指桥梁的梁板构件在地震时发生的水平位移超出梁板端部的支撑长度时发生梁体掉落的现象。落梁现象发生地震时在桥墩之间相对位移过大、支座丧失约束能力、梁的有效支撑长度不足、梁间碰撞剧烈等情况下。
二、桥梁抗震设计的基本原则
要达到合理抗震的设计目标要求，桥梁设计工程师需要深入的了解影响结构对地震反应的基本因素，并拥有丰富的工程经验，在符合现行规范的前提之下充分发挥主观的创造能力。基于目前的工程理论知识和历次桥梁地震灾害的经验教训，桥梁工程的抗震设计要遵循一些基本的设计原则。
（一）工程建设场地的选择桥梁工程的建设场地尽量选择地质情况稳定的地方，尽量选择土质坚硬的区域，避免地震时可能发生的松软场地的地基失效现象。
（二）结构体系的整体性和规则性桥梁结构较好整体性可以有效的防止桥梁构件在地震发生时的掉落，并能是结构发挥良好的空间作用，因此尽量采用连续的桥梁上部结构以保证桥梁的整体性。除此之外，桥梁结构的布置还要做到尺寸、刚度和质量的均匀、规整及对称，避免突然的变化引起地震力的集中。
（三）结构及构件的强度和延性的提高地震时桥梁结构的破坏源自于地震引起的桥梁结构的震动，在桥梁抗震的设计中除了要尽量减少地震力从地基传递至桥梁结构，还要使桥梁结构本身具备足够的强度和延性，来抵抗非预期破坏的发生。在现有技术条件下，在尽量不增加结构自身重力和不改变结构刚度的前提之下，提高桥梁结构的强度与延性两种方式是提高桥梁结构抗震能力的有效途径。结构的刚度、强度与延性是保证结构整体抗震能力的三个主要参数要素，刚度可以有效的控制结构变形，而延性可以有效的控制强度与刚度在反复地震力作用下的衰退现象。
（四）能力设计的原则能力设计思想强调强度安全度差异，即在不同构件，如延性构件和能力保护构件，和不同破坏模式，如延性破坏和脆性破坏模式之间建立各自不同的强度和安全度。通过强度与安全度的差异化，确保桥梁结构在地震的作用下以延性形式进行反应，避免发生脆性的破坏模式。类似于建筑抗震设计中的强柱弱梁，强剪弱弯和强节点弱构件的抗震设计思想
（五）设置多道抗震防线采用冗余设计的思想，尽量使桥梁结构具备多道抵抗地震力的防护体系，以便在第一道抗震防线发生破坏后，有备用的第二道防线用于支撑桥梁结构的抗震需求，避免发生严重的桥梁损坏。例如在同时设置抗震锚栓与抗震挡块，可以有效的防止地震时落梁的发生。
三、桥梁抗震设计的几个方法
（一）桥梁抗震的概念设计抗震概念设计是指根据以往地震灾害和工程抗震的经验等获得的基本抗震设计原则和设计思想，用以提出正确地桥梁结构总体方案、材料的选择和细部的构造等，从而达到合理抗震的设计目的。合理抗震设计即要求设计出来的结构，在强度、刚度和延性等指标上拥有最佳的指标组合，使结构实现经济性和抗震设防的双重目标。桥梁抗震概念设计的主要任务是选择合适的抗震结构体系，一般是根据桥梁结构抗震设计的规范要求进行。对于采用延性抗震概念设计的桥梁，还包括延性类型选择和塑性耗能机制选择。桥梁抗震的概念设计十分重要，其为抗震设计的数值计算创造了有利条件，使计算分析结果能更好的反映地震时结构反应的真实情况。
（二）地震响应分析方法的改变随着人们对地震动力和结构动力不断了解，抗震设计的理论和地震响应的分析设计方法也发展出多种方法。从地震动的振幅、频谱和持时三要素来看，抗震设计的动力理论不但考虑了地震动的持时，而且还考虑了地震动中反应谱不能概括的其他特性，较之静力理论和反应谱理论有着更全面的优点。
（三）多阶段设计方法伴随着地震产生机理、地震的动特性及地震作用下各类结构破坏机理、动力特性和构件能力研究的不断深入，加上不同的结构在不同概率的地震作用预期下的性能目标的各不相同，促使着结构设计在设计原则、设防水准等多个方面进行着不断的改变和进步。桥梁工程的抗震设计也由原来的单一设防水准的一阶段设计，改进为双水准或三水准的两阶段和三阶段设计方式，甚至是基于结构性能的多水准设防、多性能目标准则设计方式。
四、结语
篇9
【关键词】桥梁抗震；设计；抗震性能
中图分类号： K928 文献标识码： A
桥梁作为不可替代的公共交通设施，在人们日常生活中发挥着重要的作用，桥梁的质量对人们日常生活的影响更是深远而长久的。另外，我国是地震多发国家。在发生重大灾难时，桥梁能否不被破坏，使灾难降低到最小程度都反映出了桥梁抗震设计的重要性。因此，如何加强对桥梁抗震设计加以重视以及采用怎样的方法提高抗震设计质量就成为了当前的主要任务。
一、明确桥梁抗震设计的重要性
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，都在不断探索桥梁的抗震设计，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。只有找到原因，才能找到解决问题的方法。
1.桥梁结构缺乏防震设计
现在的桥梁一般都是梁式的，这种形式的桥梁通过地震产生位移之后，便会形成桥梁上部活动节点地方因盖梁宽度设置不当而造成落梁或者梁体相互磁撞引起的破坏。对于拱式结构的桥梁，如果没有进行抗震设计，那么主要破坏的是拱上建筑和腹拱。位于拱顶和拱脚部分的拱圈会产生裂缝，也可能是整个拱隆起变形。
2.桥梁地基缺乏抗震设计
如果桥梁地基土受到地震的影响，那么不仅会加大地震的位移，也会放大桥梁结构的振动反应，从而造成落桥。有些桥梁在建设过程中会采用排架桩基础，这会造成桩基的承载力降低，进而导致桥梁横向或者竖向移动。除此之外，如果在建设桥梁时没有修建稳定的地基，地震时便会因部分地基液化失效而引起结构物的整体倾斜，从而造成落桥。
3.桥梁支座缺乏抗震设计
在地震力的作用下，如果桥梁支座没有进行抗震设计，必然会导致桥梁构造上连接的不足。或者在进行桥梁支座施工时，没有按照实际情况配置合理的支座型式、没有采用质量合格的建筑材料，也会导致桥梁支座发生过大的位移和变形，甚至会造成支座的螺栓拔出、剪短等各种形式的破坏。
二、桥梁抗震设防的重要性
2.1建筑抗震设防重要性的分类
根据建筑对社会、政治、经济以及文化的影响程度，将建筑抗震设防类别的重要性划分为以下几类 甲类:重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑，如:大型桥梁，危险品等;抗震设防标准应高于本地区抗震设计基本地震加速度值A的要求。乙类:地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑，如:医院，发电厂等;抗震设防标准应符合本地区抗震设计基本地震加速度值A的要求。丙类:一般的建筑，如:一般的民用或工业建筑;抗震设防标准符合本地区抗震设计基本地震加速度值A的要求。丁类:抗震次要建筑，如:一般仓库;抗震设防标准符合本地区抗震设计基本地震加速度值A的要求，设计基本地震加速度值A减半.但最小值不得小于O.O5g.
2.2公路桥梁抗震设防重要性的分类
根据建筑工程抗震设防分类标准的规定，城镇的交通设施抗震设防分类如下:
(1)在交通网络中占据关键的地位，并且承担较大的交通量的大跨度桥归为甲类
(2)处在交通枢纽的其他桥梁归为乙类
依据上述分类标准，多空跨径总长在1000米以上的，或者单孔跨径达150米以上的桥梁应划为甲类;大、中、小桥梁则应为乙类
三.公路桥梁抗震设防的标准
地震作用下的公路桥梁的危害程度是由公路桥梁所在场地的危险性以及桥梁的结构的易损性决定的.公路桥梁工程师通过对工程所在场地的地震危险性进行分析，然后按照桥梁结构在地震的作用下可接受的危害程度，采用合理的结构体系以及抗震构造措施抗震设防标准的确立，不仅仅是结构的安全问题，还包括设计师的设计理念、国家的经济指标等因素。考虑到我国当前的经济水平，参考国内外的同类型公路桥梁的抗震设防标准，建议公路桥梁特大桥的抗震设防地震的概率是一百年超过百分之十;特大桥的引桥与大中小桥的抗震设防地震的概率水平是五十年超过百分之十。
四、桥梁抗震设计的主要方法
1.防止落桥的设计方法
防止落桥的设计方法主要有两种，一种是AASHTO-LRFD颁布的桥梁设计规范;另一种是Caltrans桥梁设计规范。
（1) AASHTO-LRFD桥梁设计方法
首先，这种桥梁设计方法中的地震荷载是一种水平效应。通过弹性地震反应系数和上部结构等效重量之积，可以得到地震荷载的水平效应。地震的反应系数公式为:
Cm=1. 25AS/Tm3/4＜2. 5A=A90. 8+4Tm=3ASTm3/4
公式中，A表示的是加速度系数，A的确定是根据等震图进行的，等震图表示在设计寿命50年之内超过这个地震等级的概率为10%;S表示的是场地系数;Tm表示的是以秒为单位的第m模态的结构周期。通过地震的反应系数公式，可以采用四种地震分析方法对设计图进行合理设计，分别是均布荷载法、单模态谱法、多模态谱法和时程法。
（2) Caltrans桥梁设计方法
这是一种单一水平准基力的设计方法，该方法主要包括四方面的设计:
1)用弹性加速度反应谱ARS定义地震力;
2)用多模态反应谱分析考虑桥台刚度效应;
3)用延性和风险系数设计构件以考虑非弹性效应;
4)合理设计构件详图。
Caltrans桥梁设计方法的地震荷载主要是通过运用反应谱定义地震力计算岩石峰值加速度，再通过分析反应谱得出反应谱曲线，从而得到岩石峰值的加速度。这种设计方法有一个特点，就是针对不同形态的桥梁可以采用不同的方法进行抗震设计。例如针对具有良好对称结构的桥梁，可以采用等效静力分析方法;针对不规则的桥梁结构，可以采用多模态反应谱的分析方法对桥梁抗震进行设计。
2.桥梁中Caltrans新抗震设计方法的应用
随着人们对桥梁抗震设计的重视度的不断提高，很多桥梁设计专家也加大了对桥梁抗震设计的研究力度，其中Caltrans桥梁抗震设计方法取得的进步最大。
首先，Caltrans对普通桥梁进行了新的分类，这种分类实际上增加了桥梁抗震性能准则的桥梁类型，对普通桥梁进行了标准桥梁和非标准桥梁明确的分类，并且两种类型桥梁没有根本性的冲突。
其次，在桥梁抗震设计中，对桥梁中的所有结构的强度和延伸性都必须加以保证。因为只有保证了桥梁的抗拉强度、抗压强度和抗剪强度，才能够防止桥梁在地震中发生倒塌事件。Caltrans桥梁抗震设计方法中了以往的将非弹性设置全部设置在混凝土结构上，而采用了新型的方法，即将非弹性设置在桥柱、桥墩、背墙和侧墙上。
最后，Caltrans桥梁抗震设计关注基于位移的桥梁设计。在这种设计理念的指导下，Caltrans桥梁抗震设计方法认为可以采用非弹性静力推到分析估算取决于结构外形和塑性铰的转动能力的有效位移能力。实质上，各种抗震分析方法都存在着一定的缺陷。因此，基于位移设计方法和能力设计方法相结合的设计方法便成为了新的发展趋势，而Caltrans桥梁抗震设计方法总的静力弹性塑性分析方法，正是位移设计方法和能力设计方法的结合体。
结术语
现阶段，我国正处于高速公里建设的高峰期，高速公路的建设必不可少的建设就是公路桥梁，因此桥梁的建设数量和质量越来越引起人们的重视。为了有效提高桥梁的质量、避免桥梁在地震等灾害中造成一定程度的损失，必须加强桥梁的抗震设计、这就需要桥梁设计工作者首先加强桥梁抗震设计的重要性，其次要积极探索桥梁抗震设计的方法、通过不断完善自己的设计作品，更好地服务于公路建设，为人们更好的生活提供保证。
参考文献
[1]陆本燕，刘伯权，刘鸣，邢国华.等效阻尼比对基于位移的抗震设计的影响分析[J].防灾减灾工程学报，2010(06).
[2]陆本燕，刘伯权，吴涛，邢国华.基于RC桥梁墩柱的地震损伤模型比较分析[J].土术工程学报，2010(SI).
篇10
[关键词] 桥梁设计抗震方法应用
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
一、桥梁在地震中的破坏点
地震是破坏力最大的自然灾害之一，给人的生命财产和生活设施带来的危害是无法估量的。对于桥梁而言，如何准确地进行抗震设计，尽可能提高桥梁的抗震性能，显然是一个无法回避的问题。国内外桥梁的震害资料表明，桥梁在地震中出现的损害虽然不尽相同，但也有规律可寻，常见的破坏点主要表现在三个层面。
结构的震害。桥梁结构在地震中发生损害最为常见，而且破坏点大多在上部结构，主要是桥梁在地震中由于碰撞、位移的原因，加之自身质量性能的优劣而发生严重的震害。下部部结构结构在地震的发生逐渐变得脆弱，当震力达到足够强大，以至于下部结构的自身惯性力无法抵抗，就会导致桥梁下部结构发生形变。如果桥梁结构在设计之初缺乏科学与合理，在连接的环节上不够严谨，地震力的破坏作用首先就会从缝隙处发生，直至整个桥梁的坍塌。
支座的震害。支座作为桥梁的根基，在地震中也容易受到损害。其原因是多方面的，传统桥梁设计忽视了支座的抗震性能、结构设计不合理、材料质地的缺陷等因素，都会导致桥梁的支座部分在震力的冲击下发生变形或是位移。
地基土液化的震害。地基作为桥梁的支撑部分，在地震中有可能发生液化而丧失支撑功能，地基所支撑的结构物就会随之整体倾斜下沉、甚至出现落梁现象。严重的形变对桥梁的破坏无疑是致命的。
二、桥梁抗震设计分析方法介绍
桥梁抗震设计的新理论，是基于性能的抗震设计方法，由20世纪90年代初由美国学者提出。这种理论主要研究方向在于在未来的地震灾害下桥梁结构能够保持早先的抗震性能。这在目前美、日、新西兰等国家成为地震工程学者热衷研究的课题。基于性能的抗震设计的主要原理是弹塑性分析方法，主要包括推倒分析方法、位移实验法、能力谱法、功率谱法、虚拟激励法等。
推倒分析方法是一种静力弹塑性分析方法。它致力于桥梁结构在侧向单调加载下承载力、内力、变形和能量耗散之间的关系探究塑性铰出现的顺序和位置和可能出现的问题等。这种推倒分析方法在具体评估地震作用下结构的抗震能力设计具有一定的效用，更多倾向于设计地震作用下的结构目标位移。
能力谱方法是一种以推倒分析方法和反应谱相结合的简化分析方法。此种方法通过对结构的推倒分析，得到能力谱，再进行第二次推倒分析，以评估桥梁结构在设计地震作用下的弹塑性反应。
功率谱法是根据地震动的随机性模拟地震动的随机过程的一种概率性分析方法。功率谱方法是在已知统计特征的随机干扰下，求得桥梁结构的谱密度、平均值、相关函数、方差、等。它是目前桥梁抗震设计分析方法的热点。
虚拟激励法。随虚拟激励法作为一种新的随机振动分析方法,已对多点非均匀随机激励问题设计精确高效的计算方法，通过普通微机计算有数千自由度、几十个地面支座的大跨度多点地震激励问题，达到实用要求。
位移实验法。位移实验法是确定桥梁结构静力弹塑性分析的有效方法。其研究方向为如何将多高层建筑结构的多自由转化为等效的单自由度体系。但从实际效果看，其精确度还待检验。在主要构件的损坏情况及具体楼层的劣势，是位移实验法的弱势。
三、桥梁抗震设计应用的有效途径
作为桥梁的设计师，在桥梁的设计过程中应遵循抗震的新理念，通过选择对抗震有利地段、设计合理的桥梁结构方案，运用正确桥梁结构动力分析方法，以提高桥梁的抗震性能。实践经验表明，减小桥梁震害的有效途径是增加结构的柔性来延长结构的自振周期，以减小地震载荷进而增加结构的阻尼。具体方法有以下三种。
建立隔震支座。建立隔震支座法是在抗震设计应用的较为常见的方法。由于桥梁连接处的结构与地震反应是直接关联，可以通过设计或是应用新材料在梁体与墩台的连接处设置减震、隔震支座，实现结构柔性和阻尼的增加。这种方法的实质是通过增加结构的柔性和阻尼来减小桥梁的地震反应的，有足够说服力的实验数据为依据，可以有效的减小墩、台所受的水平地震力，从根本上减小了地震的影响，提高了桥梁的抗震性能。如果将隔震支座和阻尼器有效组合，抗震效果将成倍增强。
巧用桥墩延性。利用桥墩具有延性的特点，在抗震设计中应加以巧妙利用。在强级别的地震发生时，桥墩部位形成的稳定延性塑性铰可以产生弹塑性变形，在延长结构周期的同时会耗散地震产生的较多能量因此，利用桥墩自身加强的延性，将震力通过限度内的塑性变形而外展缓冲，是桥梁设计中不难实现的抗震方法。利用延性的抗震设计，需要根据弹性反应来计算塑性变形的程度，再根据抗震等级进行修正，以提高桥梁的抗震载荷。
设计新型桥梁。传统的桥梁抗震设计，主要是通过提升强度和延性来抗衡地震力，其安全性来自于桥梁的抗震力小于地震力。但地震力的破坏作用在很多情况下是无法准确预知的。当地震力超出了设计值，桥梁很难在地震中全身而退。因此，针对这种问题，桥梁的研究者设计了一种新型的桥梁结构―型钢混凝土结构，较之传统的混凝土结构具有较高的性价比和较强的技术优势。因为型钢混凝土结构的承载能力是同等条件下钢筋混凝土的两倍，抗剪能力、延性也更强。而且，新型的型钢混凝土结构在吸收、隔离和耗散地震能量方面具有更多的优势，能最大程度的减小桥梁在地震中的反应，从而有效地避免变形带来的危害，既提高了桥梁结构的安全系数，又能降低造价，无疑是桥梁抗震设计的首选方法。
参考文献：
