桥梁抗震研究进展
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桥梁结构的抗震性能评估与改进研究摘要:桥梁作为人类文明的重要标志之一,承载着人们的出行和物资流动。
然而,地震作为一种自然灾害,给桥梁结构带来了巨大的破坏和威胁。
因此,评估和改进桥梁结构的抗震性能显得尤为重要。
本文旨在探讨桥梁结构的抗震性能评估方法,并分析现有抗震性能存在的问题。
通过本文的研究,希望能够为提升桥梁结构的抗震能力、保障人们的生命财产安全,提供有益的参考和指导。
关键词:桥梁结构;抗震性能;评估;改进;技术推广一、桥梁结构的抗震性能的重要性抗震技术是在地震灾害频发的背景下逐渐发展起来的一项重要技术。
随着科学技术的不断进步和人们对地震灾害的深入认识,抗震技术得到了广泛的关注和应用。
在过去的几十年里,抗震技术经历了从初级阶段到成熟阶段的发展过程。
在抗震技术的发展过程中,人们逐渐认识到地震对建筑物和结构的破坏是由地震波的传播和结构的动力响应引起的。
因此,抗震技术的发展主要集中在两个方面:一是地震波的预测和分析,二是结构的抗震设计和改进。
桥梁结构抗震性能的改进是保障桥梁结构安全可靠的重要措施。
地震是一种破坏性极强的自然灾害,对桥梁结构的影响尤为严重。
因此,提高桥梁的抗震性能具有重要的意义。
抗震性能改进可以有效减少地震对桥梁结构的破坏。
地震作用下,桥梁结构会受到地震波的冲击和地震引起的地面变形等影响,容易发生破坏甚至倒塌。
通过改进桥梁的抗震性能,可以增加结构的抗震能力和韧性,减少破坏发生的可能性,从而保障桥梁的安全运行。
抗震性能改进可以提高桥梁的使用寿命。
地震破坏不仅会导致桥梁结构的修复和重建,还会对桥梁的使用寿命造成严重影响。
通过改进抗震性能,可以增加桥梁结构的抗震能力和耐久性,延长桥梁的使用寿命,减少维修和更换的频率,降低维护成本。
抗震性能改进还可以提高桥梁结构的可靠性和安全性。
地震是一种突发性的自然灾害,对桥梁结构的要求非常高。
因此,通过改进抗震性能,可以增加桥梁结构的稳定性和可靠性,提高桥梁在地震中的抵抗能力,保障人员和交通的安全。
桥梁抗震调研报告范文一、引言近年来,地震频发,给各行各业带来了巨大的灾害和损失。
桥梁作为交通运输的重要组成部分,其抗震性能的研究和提升显得尤为重要。
本报告通过对桥梁抗震性能的调研,旨在了解桥梁抗震性能的现状与存在的问题,并提出相应的改进建议。
二、调研内容2.1 调研目的本次调研旨在了解目前桥梁抗震性能的现状,分析抗震性能存在的问题,并为提高桥梁抗震性能提供改进建议。
2.2 调研方法本次调研采用了以下的方法进行:1. 案例研究:选择了多个地区的不同类型的桥梁作为研究对象,观察其在地震中的表现,分析桥梁设计、施工和维护中存在的问题。
2. 实地调查:走访了多个桥梁施工现场,了解桥梁的建设工艺和施工流程,收集施工过程中遇到的抗震问题。
3. 文献研究:查阅了相关的学术期刊、建筑规范和历史工程记录,了解桥梁抗震设计的理论基础和实践经验。
2.3 调研结果经过调研,我们得出了以下主要结论:1. 目前大部分桥梁设计仍然以静力分析为主,对于桥梁的动力响应及地震作用的考虑较少,抗震性能不足。
2. 一些老旧桥梁的抗震性能欠佳,存在较大的安全隐患,需要加强维护和改造措施。
3. 桥梁施工过程中抗震措施的实施不够严格,存在质量问题,影响了桥梁的抗震性能。
4. 对于地震作用的考虑,目前主要关注桥梁的水平抗震性能,而对于垂直向的地震作用考虑较少,有待进一步加强。
三、存在的问题与建议3.1 桥梁设计问题1. 建议在桥梁设计中加入动力分析,重点关注桥梁的动力响应以及抗震性能。
2. 提倡使用新型的构造材料和技术,提高桥梁的抗震能力和韧性。
3. 加强桥梁设计规范的完善,确保桥梁在地震中的安全性能。
3.2 桥梁建设问题1. 建议加强桥梁施工过程中的质量管理,确保施工质量和抗震性能。
2. 提倡使用抗震设备和工艺,增强桥梁的抗震能力。
3. 增加施工中的监测手段,实时监测桥梁的抗震性能。
3.3 老旧桥梁改造问题1. 将抗震设防要求纳入到老旧桥梁的改造计划中。
桥梁抗震研究综述桥梁是城市交通的重要组成部分,承担着连接城市道路、促进经济发展的重要功能。
地震是威胁桥梁安全的重要自然灾害之一,一旦发生地震,可能对桥梁造成严重破坏,甚至导致交通中断和人员伤亡。
桥梁抗震研究备受关注,针对其抗震性能进行深入研究,以提高桥梁的抗震能力,保障城市交通的安全。
一、桥梁抗震研究的背景和意义随着城市化进程的加快和交通工程的发展,城市桥梁的数量和规模不断增加,而我国又处于地震多发区域,地震灾害的频发给城市桥梁的安全带来了严峻挑战。
地震对桥梁的破坏主要表现为结构倒塌、桥墩破坏和桥面变形等,严重影响城市交通运行和灾后救援工作。
加强桥梁的抗震研究,提高桥梁的抗震能力,对于城市交通安全和城市灾害防护具有重要意义。
二、桥梁抗震研究的现状和发展趋势1. 现状目前,桥梁抗震研究已经取得了一定的进展,在结构设计、材料选用、施工工艺等方面不断进行优化和改进,以提高桥梁的抗震性能。
国内外学者也针对不同类型和规模的桥梁进行了大量抗震试验和仿真分析,积累了丰富的经验和数据。
2. 发展趋势随着科学技术的不断发展和研究手段的完善,桥梁抗震研究将不断深入和拓展。
未来的桥梁抗震研究趋势包括:结构材料的新型应用,如高性能混凝土、新型钢材等;结构设计的先进理论和方法,如抗震设计的整体性能要求、桥梁结构的隔震设计等;抗震试验和仿真分析技术的完善,如大型桥梁的振动台试验,多场耦合数值模拟等。
三、桥梁抗震研究的关键问题和挑战1. 结构设计桥梁的抗震设计需要考虑多种因素,包括地震作用、风载作用、交通荷载等,而这些因素的相互影响和叠加效应使得桥梁的抗震设计显得更加复杂和困难。
如何在结构设计中兼顾各种力学作用,确保桥梁结构的整体安全性和稳定性是桥梁抗震研究的一个重要问题。
2. 结构材料结构材料是桥梁抗震性能的关键因素之一,目前新型材料的应用为提高桥梁的抗震能力提供了新的途径。
新型材料的性能参数和工程应用存在一定的差距,如何充分发挥新型材料的优势,确保桥梁结构的安全可靠性是桥梁抗震研究的另一个挑战。
浅谈桥梁抗震分析及技术进展浅谈桥梁抗震分析及技术进展郑剑锋厦门中平公路勘察设计院有限公司佛山分公司摘要:本文通过分析桥梁抗震的影响因素,结合一工程实例及欧洲桥梁抗震设计规范,分析桥梁抗震计算的有关问题,探讨了桥梁抗震分析的进展,对以后的桥梁抗震分析提供参考。
关键字:抗震分析;桥梁;弹性反应谱1 引言本文通过分析桥梁抗震的影响因素,结合一工程实例及欧洲的桥梁抗震设计规范(ec8),采用弹性反应谱来确定地震荷载的大小,分析桥梁抗震计算的有关问题,探讨了桥梁抗震分析的进展,对以后的桥梁抗震分析提供参考。
2 桥梁抗震影响因素分析2.1地基土—桥梁结构相互作用地基土—桥梁结构相互作用是指:桥梁、基础与地基组成的一个系统,当发生地震作用时,上部结构通过基础传递自身的应变到地基上,地基将会产生局部的形变,使得桥梁结构产生摆动或上下移动。
地基的特性是直接影响桥梁的抗震性能的,巧妙地模拟地基的约束与参与桥梁运动的机制,是桥梁结构抗震的重要部分。
这种相互作用受到地基的软硬,结构的刚柔等因素的影响。
地基和结构的相互作用一般表现在以下三个方面:其一,这种相互作用改变了地基运动的频谱,加强了结构的自振频率,改变了加速度幅值;其二,延长了结构周期性;其三,由于地基的柔性,振动能量将通过地基土的滞回作用和波的辐射作用逸散至地基,使振动衰减,地基愈柔,衰减愈大。
2.2 多点激励及行波效应地震动的地形效应及空间变化对桥梁的影响很大。
目前地震动的空间效应主要表现在三个方面:局部场地效应、行波效应、不相干效应。
地震响应的分析方法主要有三种:时程法、随机振动法和激励反应谱法。
震源释放的能量以波的形式传到地表面,受到地形、路径、地质条件、距离的影响,地震会引起地面的非一致振动。
以前人们假设地面产生一致的振动进行地震效应分析,这对于小范围内是可以接受的,但是对于大跨度桥梁显然是不合适的,目前人们多采用多点激振来代替同步输入,采用行波法,考虑到了时间滞后和振幅衰减,可以一定程度上反应地震的客观实际。
桥梁抗震工作总结汇报范文桥梁抗震工作总结汇报尊敬的各位领导、各位同事:大家好!我是XX公司的XX,今天我非常荣幸能够在这里向大家汇报我公司近期桥梁抗震工作的情况和成果。
过去几年来,地震频繁发生,造成了严重的生命财产损失。
为了应对地震所带来的挑战,我公司高度重视桥梁抗震工作,并投入了大量的时间和资源进行研究和实践。
经过不懈努力,我们取得了一定的成果,并在此向大家进行总结和分享。
一、工作背景我国位于地震带,地震灾害时有发生。
近年来,地震频发,特别是XX地区连续发生了多次地震,造成了巨大的经济损失和人员伤亡。
因此,加强桥梁抗震工作变得尤为重要。
二、工作进展1. 抗震技术研究我们与多家研究机构合作,开展了桥梁抗震技术的研究。
通过大量的实验和模拟分析,我们深入研究了桥梁在地震中的响应特性和破坏机理,并提出了一系列改进方案。
2. 抗震设计规范根据我国地震区域的特点,我们参考了国内外相关的抗震设计规范,制定了我公司的桥梁抗震设计规范。
该规范包含了桥梁结构、土基础、材料选用等多个方面的内容,确保了桥梁在地震中具有良好的抗震性能。
3. 抗震检测和评估我们重视桥梁抗震性能的检测和评估工作。
通过定期的检测和评估,我们能够及时了解桥梁的抗震状况,并根据需要采取相应的修复和加固措施,确保桥梁的安全可靠。
4. 抗震技术培训为了提高员工的抗震专业知识和技能,我们组织开展了抗震技术培训。
通过理论学习和实践操作,员工们对桥梁抗震的重要性和具体要求有了更深入的了解,并提高了应对地震的能力。
三、成果展示经过我们的努力,我们取得了一定的成果:1. 设计的新建桥梁抗震性能得到了充分验证,能够满足地震的要求。
2. 对已有桥梁的抗震检测和评估工作取得了良好效果,及时发现问题并进行了有效的修复和加固。
3. 培训了一批抗震专业人才,提高了员工的抗震素质和能力。
4. 与相关单位建立了良好合作关系,为抗震工作提供了有力的支持和保障。
四、问题分析在工作的过程中,我们也面临了一些问题和挑战:1. 抗震技术研究还需要进一步深入,特别是针对不同类型的桥梁,还需要进行更多的实验和模拟分析。
桥梁抗震加固技术现状及发展趋势桥梁抗震加固技术现状是怎样的?有哪些发展趋势?请看本店铺编辑的文章。
作为国民经济大动脉的公路交通,是抗震救灾生命线工程之一。
特别是汶川地震的发生,使得桥梁科技工作者对桥梁结构在地震作用下的稳定性及通行能力提出了较高的要求。
我国公路行业目前正在执行的《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89)采用单一的设防标准,没有采取足够的构造措施来保证桥梁结构的整体延性,也没有采用能力设计的思想来防止桥墩等构件的剪切破坏。
一、桥梁震害介绍从历次破坏地震中,调查得到的公路桥梁震害产生的主要原因有以下几类:(一)支承连接件失效根据笔者的施工经验,施工单位只重视桥梁施工的质量主控环节,养护单位则重视桥梁整体线型打车舒适度等使用性能,往往忽视桥梁支承连接件的性能质量。
当桥梁上、下部结构产生支承连接件不能承受的相对位移时,支承连接件便可能失效,往往导致梁体坠毁。
为解决这个问题,应对桥梁支座、伸缩缝等连接构件进行维护。
目前国内外的通常做法是增加支承面宽度、在简支的相邻粱间安装限位装置;在伸缩缝等上部接缝处采用挡块、连梁装置等措施;采用减隔震支座及耗能装置耗散作用于结构的地震能量、提高桥梁的抗震性能。
在桥梁使用期间应对支座定期检查与维护,对于伸缩缝应随时清除缝内杂物。
(二)软弱地基失效基础自身的震害现象极少发现,然而如果下部结构周围的地基易受地震震动而变弱,下部结构就可能发生沉降和水平移动。
有时因不良的地质条件也会出现沉降、滑移等;桩基础的承台由于体积、强度和刚度都很大,因此也极少发生破坏,但桩基(尤其是深桩基础)的破坏现象则时有发生。
主要表现为桩基础的倾斜、下沉、滑移、裂缝、倾覆等等。
对于此类破坏,应该在桥梁选址时就应该重视,并设法加以避免。
如果无法避免时,则应考虑尽量加深地基深度降低液化的可能性或在可能发生液化和冲刷的地基中采用加桩的措施。
(三)下部结构失效主要是指桥墩和桥台失效。
桥墩和桥台如果不能抵抗自身的惯性力和由支座传递来的上部结构的地震力,就会开裂甚至折断,其支承的上部结构也将遭受严重的破坏。
桥梁抗震设计新技术研究桥梁作为交通基础设施的重要组成部分,在现代社会中发挥着至关重要的作用。
然而,地震等自然灾害的频繁发生给桥梁的安全带来了巨大的威胁。
为了保障桥梁在地震中的稳定性和安全性,桥梁抗震设计新技术的研究成为了工程领域的重要课题。
一、桥梁抗震设计的重要性桥梁在地震中一旦遭受破坏,不仅会造成交通中断,影响救援和物资运输,还可能导致人员伤亡和巨大的经济损失。
因此,进行科学合理的桥梁抗震设计是保障公共安全和社会稳定的关键。
过去的一些地震中,由于桥梁抗震设计不足,许多桥梁出现了不同程度的损坏,有的甚至完全倒塌。
这些惨痛的教训让我们深刻认识到,桥梁抗震设计不能有丝毫马虎,必须采用先进的技术和方法,以应对可能发生的强烈地震。
二、传统桥梁抗震设计方法的局限性传统的桥梁抗震设计方法主要基于静力分析和反应谱理论。
静力分析方法简单直观,但无法考虑地震动的动态特性和结构的非线性行为。
反应谱理论虽然在一定程度上考虑了地震动的频谱特性,但对于复杂的桥梁结构和长周期地震动的适应性不足。
此外,传统设计方法往往假定结构处于弹性阶段,对于结构在地震作用下可能进入的塑性阶段考虑不够充分,导致设计结果偏于不安全。
同时,传统方法在处理桥梁与地基的相互作用、非规则桥梁的抗震性能等方面也存在诸多不足之处。
三、桥梁抗震设计新技术的发展(一)基于性能的抗震设计基于性能的抗震设计是一种较为先进的设计理念,它根据桥梁在不同地震强度下的性能要求进行设计。
这种方法可以明确桥梁在小震、中震和大震下的预期性能,如正常使用、可修复和不倒塌等,从而使设计更加合理和科学。
在基于性能的抗震设计中,需要对桥梁结构进行详细的非线性分析,以准确评估其在地震作用下的性能。
同时,还需要考虑结构的损伤控制和可修复性,以降低地震后的修复成本和恢复时间。
(二)减隔震技术减隔震技术是通过在桥梁结构中设置减隔震装置,如铅芯橡胶支座、摩擦摆支座等,来减少地震能量的输入和传递。
桥梁抗震性能的理论与实验研究桥梁作为交通运输的重要枢纽,在地震发生时其安全性至关重要。
地震可能导致桥梁结构的损坏甚至倒塌,不仅会造成巨大的经济损失,还会威胁到人们的生命安全。
因此,对桥梁抗震性能的研究具有极其重要的意义。
桥梁抗震性能的理论研究是一个复杂而系统的工程。
首先,需要对地震波的特性进行深入分析。
地震波在传播过程中具有不同的频率、振幅和相位,这些因素都会对桥梁结构产生不同程度的影响。
通过对地震波的频谱分析,可以了解其能量分布情况,从而为桥梁的抗震设计提供基础。
在理论研究中,结构动力学是一个关键的领域。
桥梁结构在地震作用下会产生振动,而结构动力学则研究这种振动的规律和特性。
通过建立桥梁结构的数学模型,可以计算出结构的自振频率、振型等动力特性。
这些参数对于评估桥梁在地震中的响应至关重要。
另外,材料力学在桥梁抗震理论中也起着重要作用。
桥梁所使用的材料,如钢材、混凝土等,在地震作用下会表现出不同的力学性能。
研究这些材料在复杂应力状态下的强度、变形和破坏模式,有助于更准确地预测桥梁结构的抗震能力。
有限元分析方法是目前桥梁抗震理论研究中常用的工具之一。
它可以将复杂的桥梁结构离散为多个单元,通过求解方程组来计算结构在地震作用下的响应。
利用有限元软件,可以模拟不同类型的桥梁结构、不同的地震工况,从而为设计提供详细的分析结果。
除了理论研究,实验研究也是评估桥梁抗震性能的重要手段。
振动台实验是其中一种常见的方法。
通过将桥梁模型放置在振动台上,施加模拟的地震波,可以直观地观察桥梁结构的振动情况和破坏模式。
在实验中,模型的制作至关重要。
模型需要按照一定的相似比例缩小,同时要保证材料特性和结构细节的相似性。
这样才能使实验结果能够准确反映实际桥梁的抗震性能。
另外,传感器的布置也是实验中的关键环节。
通过在桥梁模型的关键部位布置位移传感器、加速度传感器等,可以获取结构在地震作用下的位移、加速度等数据,为分析结构的响应提供依据。
桥梁抗震的可行性研究报告一、研究目的本研究旨在探讨提高桥梁抗震性能的方法和措施,分析不同桥梁结构在地震作用下的受力性能,并提出相应的改进建议,为提高桥梁结构的抗震能力提供参考。
二、研究内容1. 桥梁结构抗震设计原理2. 桥梁结构在地震作用下的受力分析3. 提高桥梁抗震性能的方法和措施4. 桥梁抗震改进建议三、研究方法本研究采用文献资料法和实地考察法相结合的研究方法。
首先,通过查阅相关文献资料,了解桥梁抗震设计原理和方法。
其次,选择几座具有代表性的桥梁结构,进行实地考察和地震分析,对比不同结构在地震作用下的受力性能。
最后,根据研究结果提出相应的改进建议。
四、研究结论1. 桥梁结构的抗震设计原理主要包括延性设计和刚度设计两个方面。
延性设计是指桥梁结构在地震作用下能够延展一定长度而不发生破坏。
刚度设计是指桥梁结构在地震作用下能够保持一定刚度,减少振动幅度。
2. 桥梁结构在地震作用下的受力性能受到桥梁结构形式、材料和连接方式等因素的影响。
不同结构在地震作用下的受力性能存在差异,需要根据实际情况提出相应的改进建议。
3. 提高桥梁抗震性能的方法和措施主要包括选择合适的结构形式、优化材料选用、加强连接方式等。
通过设计和改进可以提高桥梁结构的抗震能力。
4. 桥梁抗震改进建议主要包括加固桥墩和桥梁梁体、提高桥梁的整体稳定性、增加桥梁的延性和刚度等方面。
通过改进可以提高桥梁结构的抗震性能。
五、研究建议1. 加强桥梁抗震设计的重要性,提高设计人员对桥梁抗震的重视程度。
2. 加强桥梁结构的监测和维护,定期检查桥梁结构的安全状况。
3. 针对不同桥梁结构提出相应的抗震改进建议,提高桥梁结构的抗震能力。
六、参考资料1. 建筑结构抗震设计规范2. 地震工程学3. 桥梁抗震设计手册以上是本研究报告的内容,希望对提高桥梁抗震性能提供参考和启示。
感谢您的阅读!。
1 桥梁抗震研究进展 摘要:历史上,San Fernando地震、唐山大地震、Loma Prieta地震、阪神地震、集集地震等破坏性地震都使得交通系统严重毁坏,地震对交通造成的影响也直接影响着救灾工作的进行,扩大了次生灾害损失,使人们的生命财产都造成了不可忽略的损失。近30年来,地震灾害的沉痛教训不断警示着人们,使人们逐渐对桥梁的抗震研究逐渐受到重视,桥梁抗震理论水平日渐提高。本文简要叙述了桥梁抗震的历史发展和现行桥梁抗震设计研究的一些主要方法,并展望了今后桥梁抗震研究的发展方向。 关键词:桥梁抗震;历史;现状;展望;研究方法;设计理论
1 桥梁抗震研究的历史发展 相对于地震的发生历史,人类对地震的认识和研究历史很短,直到上世纪20年代地震才引起人们的重视,而且各个国家由于各方面的原因(地震发生的概率不同或经济条件差距大等)对地震的认识研究进展情况也不一样。
1.1 国外桥梁抗震的研究进展 日本学者大房森吉[1]早在1899年就提出工程结构抗震设计的概念,但是由于当时人们对地震的认识不够深,没有引起重视。直到1923年日本关东大地震后最初的抗震设计理论才得到应有的重视,日本抗震工作者和工程师们在关东大地震发生一年后将震度法理论(1916年由日本学者佐野利器提出)应用到日本最早的桥梁抗震设计规范中,这也标志着最早的桥梁抗震设计方法——弹性静力法正式被应用到桥梁的结构设计中。由于静力法忽略了结构的动力特性,在实际应用中存在很大的局限性,只能近似应用于一些变形很小的能等效为刚体的构件设计中,对于一些高耸的柔性构件则偏差太大,于是人们开始意识到研究地震动特性对合理的抗震设计方法的重要性。美国20世纪30年代就开始大量收集地震波的记录资料,这为基于动力学的地震反应分析理论——反应谱法奠定了基础。 到了20世纪40年代,M.A.Biot和G.W.Housner[1]相继提出了反应谱的概念和基于加速度的反应谱法,在之后的1956年N.M.Newmark将该方法成功应用于建筑结构抗震设计中[2],并经受了墨西哥大地震的考验。自1958年的第一届世界地震工程会议后反应谱法就被许多国家所接受并逐渐应用于结构抗震设计规范中。这也标志着桥梁抗震设计的动力法——反应谱法开始在桥梁结构抗震设计中得到应用。发生在1964年日本的新泻地震使人们开始对砂土液化现象有了深刻的认识,引起机构工程师们在结构抗震设计时对场地选择的重视。20世纪60年代有人提出了弹塑性静力分析方法——pushover分 2
析法[3],由于该方法需要借助计算机程序完成整个分析过程,而且只能作为一种简化的结构抗震性能的评估方法,因此在经济和技术相对落后的当时并没有被重视。‘直到20世纪90年代美国学者提出基于性能的抗震设计思想后pushover分析方法又成为了结构抗震设计的研究热点。 在20世纪60~70年代,随着计算机的出现,人们开始研究新的动力分析方法——动态时程分析法。时程分析法能精确地考虑到各种非线性因素的影响以及结构和地震的动力特性,因此计算精度相对较高,但是如果考虑非线性因素,则分析计算时会耗费工程师大量的求解时间,而且计算量很大,因此对于一些规则桥梁目前主要使用弹性动力时程分析法进行计算。1971年发生在美国的San Fernando地震就是现代桥梁构抗震技术研究的一个转折点,在这次地震后经过近十年的研究,美国出版第一本专门用于指导桥梁抗震设计的《桥梁抗震设计指南》,并经过十年的应用和修改于1992年纳入美国的AASHTO规范即美国《公路桥梁标准规范》[4],生命工程的概念也是在这次地震后提出的,同时结构的延性开始引起了人们的注意,尤其是在经历了1989年美国的Loma Prieta 地震和1994年美国的Northridge 地震以及1995年日本阪神地震后,针对地震中桥梁墩柱大量被破坏的现象,工程师们及相关研究人员进行了大量的关于桥梁墩柱抗震设计方面的研究。 Priestley等人[5]在1989年Loma Prieta地震后做了大量的钢筋混凝土墩柱模型试验,研究了强震作用下钢筋混凝土构件的延性对塑性绞区的抗剪能力的影响,并提出了相关的抗剪公式。在试验的基础上Priestley等人[6]还提出了延性抗震设计时塑性绞区配箍量的验算和节点强度的设计等关键问题。 Kenneth等人针对地震中桥墩的弯剪破坏进行了试验研究,并提出了相应的分析计算模型。Ang等人根究ATC提出的抗剪能力概念模型做了桥墩在反复荷载作用下的试验研究,主要研究剪跨比、轴压比和配筋率等对桥墩抗剪能力的影响,并提出了相应的抗剪能力计算公式,包括初始抗剪能力计算公式和塑性绞区的抗剪能力计算公式。
1.2 国内桥梁抗震的研究进展 在我国,1966 年河北邢台地震、1970 年云南通海地震、1973 年炉霍地震 1975 年海城地震及1976 年唐山大地震中交通运输严重受损,尤其唐山大地震。1976 年 7 月 28 日发生的唐山大地震,震级为 7.8 级,震中位置在市区东南部,震源深约11km。地震中桥梁破坏严重,去往唐山地区的交通瘫痪,使运输物资、救援伤员遭受极大阻力[7]。此后交通系统的抗震分析和研究得到了发展,可以说唐山地震是我国桥梁抗震设计的一个重要转折点,从此,抗震研究及设计在桥梁建设中日益受到重视。 这次地震后的第二年我国制定了《公路工程抗震设计规范》,经过不断修改后于1989年正式颁布89规范,即《公路工程抗震设计规范》(JTJ 004-89)。[8]由于受当时经济技术条件的限制,我国对桥梁抗震方面的设计研究较少,因此该规范相对同时期的美日发 3
达国家的桥梁抗震规范比较粗糙,很多条文规定不明确,对设计的指导性较差,因此在设计时许多时候需要参考国外的相应规范。 1994 年国务院提出未来10 年的防震减灾目标,1998 年我国第一部规范防灾减灾工作的重要法律《中华人民共和国防震减灾法》颁布,它标志着我国防灾减灾工作已经纳入法制化管理轨道,进一步推动了我国地震工程的实际应用和发展。 在近十年,由于我国经济建设的突飞猛进地增长,大规模地基础建设促使公路桥梁发展迅速。于是,在2008年汶川地震以后,我国对桥梁的抗震设计更加重视,尤其是对延性抗震设计理论的研究更加深入,与《89规范》相比,《08规范》对桥梁的抗震设计指导性更强。随着城市高架桥的增加,而从历次大地震中的数据分析可知,很多桥梁的桥墩是由于桥梁墩柱的滞回延性太差而非强度不够而发生破坏,这就也引起了许多国内桥梁专家学者对桥梁抗震的进一步研究和思考[9]。
2 现行桥梁抗震研究的主要方法 2.1 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[10]。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。
2.2 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 4
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
2.3 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。
2.4 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。