浙江工业大学
《桥梁抗风与抗震》
课程综述报告
姓名：王昭
学号：2111406033
导师：袁伟斌
日期：2015.01.09
目录
1桥梁的震害及破坏机理 (3)
1.1 桥梁震害 (3)
1.2破坏机理分析 (6)
1.3 抗震设计及加固技术措施 (7)
2桥梁抗震分析理论 (9)
2.1抗震设计流程 (9)
2.2抗震设计基本原理 (10)
3延性抗震和减隔震抗震设计 (12)
3.1桥梁延性抗震设计 (12)
3.2桥梁减隔震抗震设计 (15)
3.3减隔震技术与延性抗震设计的比较 (16)
4风对桥梁的作用及风致振动 (17)
4.1风对桥梁作用的现象及作用机制 (17)
4.2风致振动 (18)
参考文献 (21)
桥梁抗风与抗震课程综述报告
1桥梁的震害及破坏机理
1.1桥梁震害
地震是地球内部某部分急剧运动而发生的传播振动的现象，是迄今人类力量无法控制的自然灾害。地球上平均每年都要发生近千次的破坏性地震，其中破坏力巨大的灾难性大地震即达十几次，这些地震在它们波及的范围内，均造成惨重的生命财产损失。桥梁作为重要的社会基础设施，是生命线工程中的关键部分，在地震发生后的紧急救援和抗震救灾、灾后恢复重建中具有极其重要的地位。强烈地震可能导致桥梁受到严重损伤或倒塌，造成交通中断，使抗震救灾工作受阻，以致造成生命和财产的更大损失，使震害程度扩大。因此对桥梁震害及其机理的清晰认识，对于桥梁的设计、采取合理有效的抗震对策，保证桥梁在地震中的安全和正常使用具有重要意义。
桥梁结构受到的地震影响从结构抗震设计的角度讲主要有两种形式：即地基失效引起的破坏和结构强烈振动引起的破坏。两者破坏的原因不同：前者属于静力作用，是由于地基失效产生的相对位移引起的结构破坏；后者属于动力作用，是由于振动产生的惯性力引起的破坏。根据以往的震害情况分析，桥梁震害主要分为上部结构震害、支座震害、下部结构震害和基础震害[1]。
1.1.1上部结构震害
由于受到桥梁墩台、支座的隔离作用，在地震中，桥梁上部结构因直接受惯性力作用而破坏的情况较少在发现的少数此类震害中，主要是钢结构的局部屈曲破坏，如图1（a）。但因支承连接件失效或下部结构失效等引起的落梁、主梁的移动、扭曲、裂缝等现象，在破坏性地震中常有发生，其中落梁现象最为严重。从梁体下落的形式看，有顺桥向的、也有横桥向的和扭转滑移的，其中顺桥向的落梁最为常见，如图1（b）所示。
如果相邻结构的间距过小，在地震中就有可能发生碰撞，产生很大的撞击力，从而使结构受到破坏。此类破坏中比较典型的有相邻跨上部结构的碰撞、上部结构与桥台的碰撞以及相邻桥梁间的碰撞[2]，如图1（c）、（d）、（e）所示。
（a）钢结构局部屈曲（b）顺桥向落梁破坏（c）相邻跨碰撞
（d）上部结构与桥台的碰撞（e）相邻桥梁间的碰撞
图1上部结构震害
1.1.2支座的震害
桥梁支座是桥梁结构体系中抗震性能比较薄弱的环节。上部结构的地震惯性力通过支座传到下部结构，当传递荷载超过支座设计强度时，支座发生损坏。常见的有支座移位、支座锚固螺栓拔出剪断、支座脱落和支座自身破坏等形式，如图2所示[1]。
（a）支座位移（b）支座辊轴拔出（c）支座自身破坏
图2支座震害
支座损坏引起桥梁传力路径改变甚至中断，严重的会引起落梁。支座损坏也
是落梁的主要原因。但对于下部结构而言，支座损伤可以阻断上部结构的地震荷载传到桥墩，在一定程度上减小桥梁下部结构的损坏。
1.1.3下部结构的震害
下部结构的严重破坏是引起桥梁倒塌、震后难以修复的主要原因。
地震引起的下部结构破坏主要是桥墩的破坏，一般是从接缝处的轻微断裂开始，继而扩展到四周而造成破坏；素混凝土也会因施工缝而产生断裂。高柔的桥墩多为弯曲型延性破坏，多表现为开裂、混凝土剥落压溃、钢筋裸露和弯曲等，并会产生很大的塑性变形[4]，如图3（a）所示。粗矮的桥墩多为剪切型脆性破坏，如图3（b）所示。此外配筋设计不当还会引起盖梁和桥墩节点部位的破坏。桥梁下部结构和基础的严重损坏，极易造成桥梁倒塌且在震后较上部结构破坏更难以修复使用。
除了上述桥墩的破坏，桥梁桥台的破坏也很常见，如图3（c）所示，除了地基丧失承载力引起的桥台滑移外，桥台的震害主要表现为台身与上部结构的碰撞以及桥台的向后倾斜。一般墩柱基脚的破坏很少见，如图3（d）所示，但是一旦发生，后果很严重。
（a）桥墩弯曲型延性破坏（b）桥墩剪切型脆性破坏
（c）桥台震害（d）基脚破坏
图3下部结构震害
1.1.4基础的震害
基础在地震中也易发生破坏，且这类震坏由于发生在地表以下，难以及时准确地判断震害严重程度，具有很大的隐蔽性。
地基失效（如土体滑移和砂土液化）是桥梁基础产生震害的主要原因。因为地震会引起地基的液化，使承载力下降与基础下沉，进一步引起桥梁墩台的沉陷，多出现在承载力不很高的砂质粘土、粘土质砂土等地基中。地基的液化使其剪切强度大大降低，使桥梁基础及桥台受静土压力和地震土压力的作用而沿液化层水平滑移或转动[2]。
1.2破坏机理分析
1.2.1落梁与碰撞破坏
落梁是发生最为频繁的事故现象，而产生落梁现象的最主要原因就在于：桥梁墩柱与梁体连接部位的构造设计不够合理[3]。当墩梁间的相对位移大于主梁搁置长度后，主梁将从桥墩脱落从而导致落梁。而当梁体之间、相邻桥之间的预留间距过小，在地震作用下梁体发生顺桥向或者横桥向的较大位移时可能会发生破坏[]。具体破坏过程如下图4所示。
图4桥梁落梁与碰撞破坏过程分析
1.2.2桥墩台的破坏
桥墩台的破坏常见的原因有：
1）设计抗弯强度不足
由于以往对桥墩地震破坏的认识不足，纵向钢筋往往在墩底搭接或焊接，桥墩的主筋通常未达到设计强度就因焊接强度不够或搭接失效而弯曲破坏。另一种
