桥梁结构中的桥墩抗震设计方法
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桥梁工程中桥梁抗震设计摘要:临沂地处郯庐断裂带,桥梁的抗震设计尤为重要,结合临沂境内桥梁的抗震设计,确保桥梁在使用过程中的安全性与可靠性,对桥梁抗震设计进行探析。
关键词:桥梁工程;抗震设计;要点临沭县沭河大桥,上部结构采用3×40+3×40+3×40+3×40+2×40m预应力钢筋混凝土简支箱梁,桥面连续,3孔一联,下部采用柱式桥墩,钻孔灌注桩基础。
项目区域处于多种大地构造单元的复合部位,各种应力复杂集中,在漫长的地质年代里,经历过数次构造变动,形成各种不同类型的构造单元,隆起、凹陷、褶皱、断裂彼此交织复合。
依据构造地质观点,按其构造形迹、性质、空间展布及其组合关系,项目所在区域位于沂沭河冲积平原,分布于黄泛平原和低山丘陵、岗地之间,由黄河泥沙和沂沭河冲积物填积原来的湖荡形成,地势低平,长期以来,地壳较为稳定或略有上升,地面以剥蚀作用为主,形成广阔、平坦和向东南微微倾斜的山麓面,加之流水侵蚀破坏而支离破碎,形成波状起伏高差不大的丘岗和洼地。
根据《地震烈度区划图》,场区抗震设防烈度为8度,设计地震分组为第二组,设计基本地震动峰值加速度为0.20g,桥位区为Ⅱ类场地土,特征周期为0.45s,场区内无饱和砂土。
该桥采用延性抗震设计,并引入能力保护原则。
确保结构在E2地震作用下具有足够的延性变形能力,并有适当的安全储备,通过能力保护设计,确保塑性铰只在选定的位置出现,并且不出现剪切破坏。
延性构件和能力保护构件之间形成强度梯度,确保能力保护构件不早于延性构件失效。
桥梁抗震设防类别按B类桥梁,桥梁抗震设防目标为在E1地震作用下震后可正常使用,结构总体反应在弹性范围,基本无损伤,结构的强度和刚度基本保持不变;在E2地震作用下震后桥梁经临时加固后可供维持应急交通使用,E2地震作用的损伤状态为不致倒塌的结构损伤,结构强度不能出现大幅度降低。
该桥的桥梁抗震措施等级为四级,桥梁的抗震重要性系数E1地震作用下取0.43,E2地震作用下取1.3。
混凝土桥梁抗震设计规范一、前言混凝土桥梁作为公路交通的重要组成部分,其抗震性能对交通安全和人民生命财产的保障具有重要意义。
为了保证混凝土桥梁的抗震性能,必须对其进行科学规范的设计。
本文旨在介绍混凝土桥梁抗震设计规范,以指导工程师进行科学规范的设计。
二、抗震设计基本要求1. 抗震设计应符合国家现行有关规范的规定,同时考虑地震区域的特殊情况;2. 抗震设计应考虑混凝土材料的特性,合理选择材料,并按照规范要求进行加固和防护措施;3. 抗震设计应充分考虑桥梁结构的受力特点和工作状态,如悬索桥、斜拉桥、拱桥等结构的不同受力机制,以及桥梁在使用状态下可能受到的不同荷载作用;4. 抗震设计应考虑桥梁的地理位置、场地地质条件和建设条件等,如桥墩的高度、墩身的宽度、基础的深度、地基的承载力等;5. 抗震设计应符合经济合理性的原则,同时保证桥梁的安全性和可靠性。
三、抗震设计计算方法1. 桥梁抗震设计计算应采用现行的抗震规范和相关标准;2. 桥梁抗震设计计算应根据桥梁不同结构形式和不同受力机制的特点进行分析和计算;3. 桥梁抗震设计计算应考虑地震动力学效应,如地震波传输和反射、桥梁动力响应等;4. 桥梁抗震设计计算应考虑桥梁结构的破坏机制和破坏形式,如拉断、剪切破坏、压碎破坏等;5. 桥梁抗震设计计算应进行模拟和分析,如采用有限元法、动力响应谱法等。
四、桥梁抗震设计的构造要求1. 桥梁的构造应符合国家现行有关规范的要求,如抗震设防烈度、抗震设防等级、抗震基本加固措施等;2. 桥梁的构造应考虑地震荷载的作用,如采用抗震设防烈度划分、考虑地震动力学效应、应力集中等;3. 桥梁的构造应考虑混凝土材料的特性,如抗震性能、抗裂性能、抗渗性能、耐久性等;4. 桥梁的构造应考虑钢筋的布置和连接方式,如钢筋的间距、直径、强度等;5. 桥梁的构造应考虑防护措施的采取,如防水、防火、防腐等。
五、桥梁抗震设计的施工要求1. 桥梁抗震设计的施工应符合国家现行有关规范和标准的要求;2. 桥梁抗震设计的施工应按照设计图纸和施工方案进行,如混凝土浇筑、钢筋绑扎、模板拆除等;3. 桥梁抗震设计的施工应注意施工现场的安全和环保问题,如施工区域的划分、施工过程中的噪音、震动、扬尘等;4. 桥梁抗震设计的施工应注意质量控制,如混凝土配合比的控制、钢筋的质量检验等;5. 桥梁抗震设计的施工应注意现场管理,如施工人员的安全教育、现场监督、质量验收等。
钢结构桥梁的抗震设计与优化钢结构桥梁在现代的交通建设中起到了至关重要的作用。
然而,地震是一种不可预测的自然灾害,如果桥梁在地震中无法承受地震力引起的振动,将会给交通运输和人们的生命财产安全带来巨大威胁。
因此,钢结构桥梁的抗震设计与优化成为了一项重要的任务。
一、抗震设计原则在进行钢结构桥梁的抗震设计时,需要遵循以下原则:1. 保证整体结构的稳定性:桥梁在地震发生时需要保持完整并能承受地震力引起的振动,因此在设计中应考虑结构的整体稳定性,避免出现局部失稳。
2. 提高刚度和强度:增加结构的刚度可以有效降低桥梁在地震中的振动幅度,而提高强度可以使桥梁能够承受更大的地震力。
3. 控制自振周期:自振周期是桥梁在地震中的重要参数,过大或过小的自振周期都会对桥梁的抗震性能造成影响。
因此,需要通过设计来控制自振周期,使之在一个合理的范围内。
二、设计方法为了实现钢结构桥梁的抗震设计与优化,以下是几种常用的设计方法:1. 强度设计方法:该方法以保证桥梁在地震中不发生破坏为目标,通过增加钢材规格、增加钢板厚度等手段提高结构的强度。
这种方法的优势在于简单易行,但可能会导致结构重量增加,造成经济上的浪费。
2. 刚度设计方法:该方法以增加桥梁的整体刚度为目标,通过增加支撑、加固螺栓连接等手段来提高桥梁的抗震性能。
这种方法的优势在于能够有效降低桥梁的振动幅度,但可能会对桥梁的结构造成一定的改动。
3. 换能设计方法:该方法引入了特殊的结构装置,将地震作用转化为其他形式的能量,从而降低了地震对桥梁的影响。
这种方法的优势在于能够有效减小地震对桥梁的破坏,但需要较高的技术水平和经济投入。
三、优化思路为了实现钢结构桥梁的抗震优化设计,以下是几个关键的优化思路:1. 结构材料的选用优化:通过选择合适的钢材规格和性能,可以提高桥梁的抗震性能,同时减少结构的重量。
2. 桥梁几何形状的优化:通过调整桥梁的几何形状,如桥墩的高度、桥面的坡度等,可以改善桥梁的自振周期,进而提高抗震性能。
市政桥梁设计的防震设计全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:市政工程是指由政府主导和管理的城市基础设施建设工程,其中桥梁设计是市政工程中的一个重要领域。
随着地震频率的增加,对于市政桥梁设计的防震设计也越来越受到重视。
设计人员需要充分考虑桥梁的抗震能力,确保在地震发生时可以有效抵御震荡力,保障桥梁的安全性和稳定性。
本文将就市政桥梁设计的防震设计进行探讨。
一、抗震设计原则市政桥梁设计的抗震设计必须遵循一定的原则,以确保桥梁在地震发生时能够发挥出最大的抗震能力。
是结构的合理布局。
桥梁结构要合理布局,考虑到桥梁在地震中可能受到的横向和纵向振动力,确保结构的稳固性和抗震能力。
是材料的选择。
抗震设计需要选择抗震性能好的建筑材料,如高强度混凝土、钢结构等,以确保结构在地震中不会轻易受损。
还需要考虑桥梁的整体性能、变形能力和破坏机制等方面的问题,从而确保抗震设计能够真正发挥作用。
二、防震设计方案市政桥梁的防震设计方案是保证桥梁在地震中安全性和稳定性的关键。
针对不同类型的桥梁,设计人员需要选择合适的防震设计方案。
一般而言,包括增加结构强度、设置局部防震措施、提高桥墩和桥台的抗震能力等。
增加结构强度是一种常见的抗震设计方案,通过提高桥梁结构的强度和刚度,来抵御地震力的作用。
设置局部防震措施是指在桥梁的结构关键部位设置专门的抗震构件或装置,以增强结构的抗震性能。
而提高桥墩和桥台的抗震能力则是通过加固和加固构件来提高桥梁桥墩和桥台的抗震性能。
这些抗震设计方案的采用将有效提高桥梁抗震性能,保障其在地震中的安全性。
三、抗震设计实施市政桥梁的抗震设计实施是指设计方案从理论到实际的一系列操作。
在抗震设计实施中需要进行多方面的工作,包括抗震设计的模拟分析、实验验证、结构设计和施工监管等。
需要进行抗震设计的模拟分析,通过现代工程软件对桥梁进行模拟分析,计算结构在地震作用下的受力情况,确定合理的抗震设计方案。
需要进行实验验证,通过对抗震构件的试验和检测,验证抗震设计方案的有效性和可靠性。
桥梁抗震与抗风设计理念及设计方法1. 桥梁抗震设计理念:桥梁抗震设计的主要目的是在地震发生时,确保桥梁结构能够安全地承受地震力的作用,避免结构破坏或倒塌。
2. 桥梁抗震设计方法:桥梁抗震设计方法包括强度设计、刚度设计、能量耗散设计和容限状态设计等。
3. 强度设计:强度设计是指根据地震力要求确定结构的强度,确保桥梁在地震力作用下不会发生破坏。
通常采用抗震设防烈度等级来确定设计地震力。
4. 刚度设计:刚度设计是指通过控制桥梁结构的刚度,使其能够在地震作用下产生足够的变形和位移,分散地震能量,减少对结构的破坏。
5. 能量耗散设计:能量耗散设计是指通过设计合理的耗能装置,将地震能量引导到可控制的耗能装置中,从而减少对桥梁结构的破坏。
6. 容限状态设计:容限状态设计是指在地震作用下,桥梁结构仍然能够保持可用性和安全性,不会发生严重的破坏。
7. 桥梁抗风设计理念:桥梁抗风设计的主要目的是确保桥梁结构能够抵御风力的作用,避免结构受到风灾的影响。
8. 桥梁抗风设计方法:桥梁抗风设计方法包括风洞试验、计算模拟等。
9. 风洞试验:风洞试验是通过建立模型,在风洞中模拟不同的风速和风向条件,测试桥梁模型在风力作用下的响应,从而得到设计所需的抗风能力。
10. 计算模拟:计算模拟是通过建立桥梁结构的数值模型,在计算机上模拟不同风速和风向下的风力作用,分析桥梁结构的响应。
11. 桥梁抗震设计中的设计地震力:设计地震力是指根据所在地区的抗震设防烈度等级,确定桥梁结构所需的地震力。
12. 桥梁抗震设计中的土动力性能:土动力性能是指土壤在地震作用下的变形和位移特性,对桥梁结构的抗震性能有重要影响。
13. 桥梁抗震设计中的结构可靠性:结构可靠性是指桥梁结构在地震作用下的安全性能,包括结构的强度、刚度和位移控制等。
14. 桥梁抗风设计中的风压计算:风压计算是确定桥梁结构受风力作用下的压力分布和大小,从而进行结构设计。
15. 桥梁抗风设计中的风荷载选择:风荷载选择是根据所在地区的设计风速和风向,确定桥梁结构所需的抗风能力。
公路桥梁常见震害及抗震措施
公路桥梁常见震害:
1. 桥墩和桥台的破坏:地震会对桥墩和桥台造成破坏,导致桥梁失稳或坍塌。
2. 桥面的破坏:地震会对桥面造成破坏,导致车辆无法通行。
3. 桥梁结构的变形:地震会对桥梁结构造成变形,导致桥梁失去承载能力。
4. 桥梁支座的破坏:地震会对桥梁支座造成破坏,导致桥梁失去稳定性。
抗震措施:
1. 设计抗震:在设计公路桥梁时,应考虑地震因素,采用抗震设计方法,确保桥梁在地震中具有足够的抗震能力。
2. 加固改造:对于已经建成的公路桥梁,可以通过加固改造来提高其抗震能力,如加装钢筋混凝土包裹、加装支撑等。
3. 定期检查维护:定期对公路桥梁进行检查和维护,及时发现和处理存在的问题,确保桥梁的安全性。
4. 建立应急预案:建立公路桥梁地震应急预案,明确各种应急措施和应急救援机制,确保在地震发生时能够及时有效地进行应对。
拼装式双柱桥墩梁—柱接头的抗震验算方法
拼装式双柱桥墩梁—柱接头,是桥梁结构中使用较为普遍的一种结构,由于其特殊的结构,及墩梁、柱等不同部件之间的接头,它被认为是桥梁抗震性能中一个重要的组成部分,因此,拼装式双柱桥墩梁—柱接头抗震性能的验算便显得尤为重要。
首先,拼装式双柱桥墩梁—柱接头的抗震验算要围绕方框弹性模型,该模型将拼装式双柱桥墩梁—柱接头精确的把控在四边相等的方框环控内,便于计算有限元模拟,准确提取抗震参数。
其次是要确定在静力计算中的梁杆模型及其它构件的参数,包括杆的纵向支座数量、位置,桥梁横杆支座形式及支座位置、桥墩设置情况等,在结构抗震效果中起到至关重要的作用,因此要求计算中这些参数按照实际情况来选取,使用时也需要量具准确,并确保有模型一致性。
最后,是利用工程实测参数构造几何模型,再建立拼装式双柱桥墩梁—柱接头数值模型,为多种不同荷载环境下的结构抗震计算提供精确的抗震主动参数,并验算其本构变形能力、刚度及弹性阻尼系数。
拼装式双柱桥墩梁—柱接头的抗震验算,既需要对拼装式双柱桥墩梁—柱接头多元素体系的设计及分析,又要关注模型的抗震性能验算,这也是拼装式双柱桥墩梁—柱接头抗震验算的核心任务之一。
除此之外,在进行拼装式双柱桥墩梁—柱接头抗震验算时,还需要关注桥墩梁接头的施工过程及其抗震性能,以确保整个拼装式双柱桥墩梁—柱接头结构的安全可靠性。
桥梁抗震设计要点及减隔震技术的应用分析摘要:桥梁工程是重要的基础设施,是连接区域交通的生命线,一旦发生地震灾害,桥梁结构受到破坏或倒塌,会引起一系列的次生灾害,造成巨大的经济损失。
所以需要科学选择桥梁抗震设计方法,特别是桥梁减隔震技术,全面系统的提高桥梁结构的抗震性能,从而有效提高整个城市抗震救灾的能力。
鉴于此,文章就对桥梁抗震设计要点及减隔震技术的运用进行了简单的探究与解析,希望可以为相关人员提供一定参考。
关键词:桥梁;抗震;减隔震技术引言在评价桥梁稳定性的过程中抗震性能属于重要指标,为了保证桥梁结构在规定使用年限内可以满足安全性要求,需要将减隔震设计合理融入桥梁规划设计环节,在充分了解桥梁减隔震设计相关规范的基础上,合理借助多种减隔震设计手段,同时配置与桥梁结构相适宜的减隔震装置,使减隔震技术和装置形成合力,在最大程度上提升桥梁结构的抗震性能。
1桥梁减隔震的优势桥梁工程减隔震设计,可有效防止因地震导致的桥面系坍塌问题。
在震害发生过程中,主要是因为受到了较大的外力作用。
因此,通过减隔震设计,便能够在减隔震结构的作用下,将地震产生的外力,通过减隔震装置中的耗散性能,将地震能量充分释放,并均匀分布到桥梁结构中,以此来使桥梁工程保证结构安全性,避免因震害引发的坍塌。
其次,通过开展高质量减隔震设计,也能够针对桥梁结构的横向刚度结构进行调节,然后在减隔震构件的作用,同时提升桥梁工程结构的平衡性。
其中,从抗震设计与减隔震设计来看,二者虽然具有一定的相似性,但仍然伴随着很大的差异。
从缓解地震对桥梁工程的影响角度出发,减隔震设计所能够达到的效果要远远大于抗震设计。
而从成本支出的角度来看,减隔震设计与抗震设计基本处于同一水平面上的。
由此可见,对比抗震设计,减隔震设计能够在较低的提升桥梁工程造价的基础上,显著提高桥梁工程的安全性和稳定性。
另外,因为减隔震设计能够有效避免桥梁工程受到过多的地震影响。
因此,在发生地震灾害后,经过减隔震设计的桥梁工程,修复难度也要更小。
高墩桥梁抗震设计摘要:本文结合高墩桥梁自身特点及其在世界各大地震中的震害情况,详细阐述了山区高墩桥梁的抗震概念设计及抗震计算等内容,同时提出了必要的抗震构造措施,为山区高墩桥梁的抗震设计提供了有益的参考。
关键词:高墩桥梁;震害特点;概念设计;抗震计算;抗震措施引言由于地形复杂程度不同,以及公路、铁路基础设施建设要求不同,我国公路、铁路基础设施建设不得不采用许多高墩甚至超高墩桥梁,以跨越河谷和深沟。
据不完全统计:我国已建成的墩高超过100米的仅刚构桥梁已近40座,居世界第一。
在我国西部地区已建或在建的公路、铁路桥梁中,墩高超过40米的高墩桥梁占桥梁总数的40%以上。
表1列出了近年来国内已建成的部分高墩桥梁[1]。
今后,高墩桥梁的应用将越来越多。
表1 部分百米高墩大跨连续刚构桥对于绵延数千公里的公路、铁路线,是联系区域经济的大动脉,也是抗震救灾的生命线[2]。
高墩梁桥墩身重量较大,墩顶主要承受桥跨荷载,这种桥梁结构是抗震不利的结构体系,主要是因为较大的墩顶在发生地震时容易发生位移且支座也很容易破坏,严重时甚至会引起落梁。
此外,高墩桥梁受震害后修复困难,影响地震后生命线的畅通,将给地震区带来严重的第二次灾害。
因此,在高墩桥梁设计过程中,要将抗震因素考虑进去。
1高墩桥梁震害特点总结世界各大地震及汶川大地震的震害[3],山区高墩桥梁震害总体上具有以下特点:(1)在桥梁选址方面,近场地震的破坏性较大,且地震造成的次生地质灾害巨大。
(2)不规则线形的弯桥和斜桥等桥型在地震中的损毁要比直线桥严重。
(3)整体性差的桥梁,如简支梁桥,容易发生整体垮塌、落梁事故。
具体震害形式表现为:(1)上部结构震害。
上部结构自身震害很少见,常见的有梁体移位和结构碰撞。
移位震害一般发生在伸缩缝处,主要有纵向、横向和扭转移位;梁体纵向移位过大可导致梁跨整体落梁。
(2)下部结构震害。
下部结构震害主要有桥墩破坏、框架墩盖梁及节点破坏和桥台破坏。
桥梁抗震设计方法
桥梁抗震设计方法可以通过以下几个方面来保证结构的抗震性能:
1. 抗震设计参数:根据地震烈度和地质条件确定合适的抗震设计参数,如地震作用峰值加速度、地震作用时间历时等。
2. 结构抗震设计:通过合理选择桥梁的结构形式、配置合适的支座和抗震构件,以及优化结构刚度和强度分布,提高结构的抗震能力。
3. 材料选用:选择具有良好抗震性能的材料,如高强度钢、高性能混凝土等,在不同部位使用不同材料,并确保材料的合理配比和质量控制。
4. 设计荷载:根据地震荷载特点,考虑地震作用对桥梁结构的影响,合理确定设计荷载。
5. 地基基础设计:根据地震特点和桥梁结构的要求,进行地基基础设计,包括地基承载力和抗震稳定性的计算、地基处理等。
6. 抗震设计规范:按照国家相关抗震设计规范进行设计,如《桥梁抗震设计规范》等,确保设计符合规范要求。
7. 抗震监测和维护:及时进行桥梁的抗震监测和维护,对损坏部位进行修复和
加固,确保桥梁的长期稳定性和抗震性能。
通过以上方法,可以有效提高桥梁的抗震性能,减少地震对桥梁结构的破坏,确保桥梁的安全运行。
公路桥梁抗震设计细那么分析公路桥梁抗震设计细那么分析摘要:本文对公路桥梁抗震细那么进行了分析,并例举实际案例进行说明解析,以供大家借鉴参考。
关键词:公路桥梁抗震设计细那么中图分类号:U445 文献标识码:A 文章编号:前言公路桥梁是交通重要通道,在抗震救灾过程中更是发挥重要作用。
在地震中,一些公路桥梁也会受到不同程度的损坏。
让我们感印象最深的是四川汶川发生8.0 级大地震,交通中断,桥梁崩塌,造成了极大经济损失。
一地震对桥梁的破坏1上部结构的破坏上部结构自身因直接受地震力而破坏的现象极为少见,但因支撑面过小、支承连接件失效或下部结构失效等引起的落梁现象在破坏性地震中常有发生。
而在落梁破坏中,顺桥向的落梁占绝大多数。
梁在顺桥向发生坠落时,梁端撞击下部结构常常使桥墩受到很大的破坏。
要防止上部结构的破坏,应该从如何使梁与支撑连接件连接更可靠、使下部结构以及根底更稳定、变形更小来考虑。
2支座的破坏桥梁支座是桥墩与梁体联系、传力的关键部位,它的破坏直接影响到梁体和桥墩。
强大的地震力导致支座连接件的破坏,严重的造成桥梁上下部结构失去联系,引起落梁。
支座的破坏形式主要表现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。
地震中桥梁支座的破坏较为普遍。
3下部结构的破坏下部结构的震害是由于受到较大水平地震力瞬间反复的震动,引起下部结构损坏,轻微的破坏造成混凝土保护层剥落、墩台身开裂和纵向钢筋屈曲等,严重的破坏造成墩台的严重倾斜、剪断或折断、倒塌等。
公路桥梁中广泛采用的钢筋混凝土柱式墩,在历次地震中的破坏大多发生在盖梁下方或柱身与根底的连接处。
4根底的破坏扩大根底自身的震害很少发生,主要由于地质条件不良而出现根底沉降、滑移和倾斜等;桩根底的破坏现象那么时有发生,而且不易及早发现。
根底是直接建在地基上的,因此选择适宜的桥位能给桥梁抗震减少很多的麻烦。
二桥梁抗震设防标准过去几十年里, 研究者和工程师都提出分级抗震设防的原那么: 即小震不坏; 中震发生有限的结构或非结构构件的破坏; 大震发生严重的结构和非结构构件的破坏, 但不产生严重的人员伤亡; 而在可能袭击工程场地最严重的地震作用下,结构不倒塌。
桥梁工程中的桥墩设计规范要求桥墩是桥梁工程中承受桥面重力和荷载的重要构件,它的设计规范要求直接关系到桥梁的安全性和稳定性。
本文将探讨桥梁工程中桥墩设计的一些规范要求。
1. 桥墩的几何参数桥墩的几何参数包括高度、宽度、厚度等。
根据设计规范,桥墩的高度应根据桥梁的通航要求、水文条件和地理环境等因素综合考虑确定。
桥墩的宽度应满足桥梁上部结构的要求,同时要考虑通行车辆的安全通行。
桥墩的厚度应满足承受荷载和提供足够的抗倾覆能力的要求。
2. 桥墩的材料和强度桥墩的材料一般采用混凝土或钢筋混凝土。
设计规范要求桥墩的混凝土材料应具备足够的强度和耐久性,以抵御常见的环境和荷载作用。
桥墩的混凝土应符合相应的混凝土规范要求,例如抗压强度、抗冻性能等。
对于钢筋混凝土桥墩,还需要考虑钢筋的保护层厚度和保护性能。
3. 桥墩的承载力和稳定性桥墩作为承受桥梁荷载和自身重力的重要构件,其承载力和稳定性必须得到充分考虑。
设计规范要求在桥墩的结构计算中,应综合考虑桥墩的受力特点、荷载类型和作用点的位置等因素,确保桥墩具有足够的承载能力和刚度。
同时,还要考虑桥墩的稳定性,采取相应的防倾覆措施,保证桥墩在荷载作用下不发生失稳。
4. 桥墩的抗震性能桥梁工程中的桥墩设计还需要考虑抗震性能。
地震是桥梁结构的重要荷载,对桥墩的抗震能力提出了更高的要求。
设计规范要求桥墩的抗震设防烈度应根据工程所在地区的地震状况确定,并采取相应的抗震设计措施,保证桥墩在地震作用下不发生严重破坏。
5. 桥墩的施工和检验要求桥墩的施工和检验也是设计规范所要求的关键环节。
在桥墩的施工过程中,要按照相关规范对混凝土浇筑、钢筋绑扎、模板安装等环节进行严格控制,确保桥墩的质量。
同时,在施工完成后,还需要进行桥墩的检验,包括强度、尺寸、形状等方面,以确保桥墩满足设计要求。
总结:桥梁工程中的桥墩设计规范要求直接关系到桥梁的安全性和稳定性。
这些规范要求涉及桥墩的几何参数、材料和强度、承载力和稳定性、抗震性能,以及施工和检验要求等方面。
探讨桥梁结构中的桥墩抗震设计方法
摘要:基于性能的抗震设计提出了多级设计理念,注重满足已定
性能目标,是未来规范发展的方向。本文从抗震性能目标及桥墩损
伤状态、基于性能的抗震设计步骤及方法和基于性能抗震设计算例
三个方面详细探讨了基于性能的桥梁结构抗震设计,具有参考和借
鉴意义。
关键词:桥墩损伤;抗震设计;方法
abstract: based on the performance of the proposed design
multilevel seismic design concept, pay attention to meet
goals has qualitative, is the developing direction of future
standard. this paper, from the seismic performance targets
and bridge damage status, based on the performance of the
seismic design procedure and the method based on performance
and seismic design example three aspects were discussed based
on the capability bridge structure seismic design, it has
reference and the significance.
keywords: bridge damage; seismic design; methods
中图分类号:s611文献标识码:a 文章编号:
性能目标的确定及基于性能的抗震设计方法是基于性能抗震设
计理论的两个主要组成部分。基于性能的抗震设计提出了多级设计
理念,注重满足已定性能目标,是未来规范发展的方向。对于建筑
结构已提出的:正常使用、可使用、生命安全和接近倒塌这四级性
能目标已被研究者接受。而对于桥梁结构文献[1]采用损伤指数把
钢筋混凝土墩柱的性能目标定义为四级,文献[2]则定义为三级,
因此桥梁结构的性能目标尚无统一的标准。通过控制位移来控制结
构的性能水平,实现预期性能目标的基于位移的抗震设计受到研究
者的关注较多[3 ]。在地震作用下结构有首超破坏及累积损伤破坏
两种破坏形式。而位移指标仅考虑了首超破坏而无法反映地面运动
持续时引起的累积损伤破坏,有可能过高估计结构的抗震性能,致
使结构设计偏于不安全,故在桥墩设计时如何考虑累积损伤效应还
须要探讨。此外抗震设计方法的可操作性也是基于性能抗震设计存
在的主要问题之一。本文给出了钢筋混凝土桥墩的性能水准及其量
化指标,以弹性反应谱法和简化的能力谱法为基础,同时考虑结构
的首超破坏及累积损伤破坏,给出了可以实现桥梁结构“小震不
坏”、“中震损伤可控”及“大震不倒”三级性能目标的基于性能抗
震设计方法。该方法有一定的可操作性。
1 抗震性能目标及桥墩损伤状态
1.1 抗震性能目标及指标量化
本文将钢筋混凝土桥墩的抗震性能目标定义为三级:
1.1.1 正常运营:地震后桥墩基本处于弹性阶段,地震不对交通
运营产生影响;
1.1.2 有限运营:地震后桥墩产生的损伤可修复,部分使用功能
需修复才能继续维持;
1.1.3 停止运营:地震后桥墩不会产生毁灭性损伤,但使用功能
彻底丧失。
各性能目标对应桥墩的宏观破损状态、相应钢筋及混凝土的损伤
指标,列于表1。
表中 为钢筋应变εs为混凝土应变;εr 为箍筋屈服强度; fy
为体积配箍率。
1.2 桥墩损伤状态的宏观表示
1.2.1 性能水准i
性能水准i要求桥墩处于基本弹性状态,参考现行铁路抗震规范,
本文仍用强度破坏准则来表述。
该准则的表述如下:
(1)
式中:σ为地震下桥墩控制截面的混凝土(钢筋)应力;[σ]为混
凝土(钢筋)的容应力;y为地震时的容许应力提高系数。
1.2.2 性能水准ii
性能水准ii下允许桥墩处于非弹性状态,此时强度破坏准则已
不能反映结构的非线性性质。但该性能水准下要求桥墩的损伤可
修,因此桥墩只允许产生有限的损伤 故可用最大变形破坏准则进
行判定。本文采用位移延性系数来表述该准则:
(2)
式中:为桥墩的最大位移延性比;为桥墩容许的位移延性比。
1.2.3 性能水准iii
性能水准iii允许桥墩进入强非线性、产生严重的损伤,此状态
下桥墩可能已经历一定的耗能过程。最大位移延性系数验算仅能控
制首超破坏,而无法反映地面运动持续时引起的累积损伤破坏。
考虑到可用能量标识结构的累积损伤,本文采用的判定准则如
下:
(3)
式中:dm 和[dm]分别为实际的和允许的地震损伤指数,它们是
最大变形和滞回耗能的函数。笔者建议的损伤指数dm 计算公式为
研究者使用较多的park—ang地震损伤模型 ,如下:
式中:为构件最大延性系数;为构件在单调荷载作用下的破坏极
限延性;为屈服力与屈服位移;为组合参数,可在0.1o~0.15之
间近似取值,也可按式(5)计算;为滞回耗能;为剪跨比,当时取
1.7;为轴压比,小于0.2时取0.2。pf为纵筋配筋率,小于0.75 取
0.75 ; 为体积配箍率,大于2 取2 。为结构弯曲变形引产生的
位移,它是屈服位移△ 的一个重要组成部分。
2 基于性能的抗震设计步骤及方法
2.1 基于性能的抗震设计步骤
本文提出的基于性能的抗震设计步骤如下:
(1)确定性能目标;(2)确定地震作用;(3)桥墩的初步设计;(4)
小震强度验算及配筋设计;(5)中震
位移延性系数验算;(6)大震损伤指数验算;(7)基于能力保护设
计的抗剪强度校核
2。2 能力谱法计算位移延性系数
本文直接将桥墩的推倒曲线简化成双折线(见图1),由屈服点及
极限点确定。
墩顶的屈服位移△ 与极限位移△ 的计算公式如下:
式中,h为墩高;为等效塑性铰区长度;分别为屈服、极限曲率;
分别为墩顶的屈服、极限剪力及弯矩; 为每延米墩身质量;为墩
顶集中质量;为荷载集度;为拟加速度谱,为拟位移谱;为墩底剪
力;为相对于基本振型的有效质量;为墩顶位移;为节点的集中质
量;分别为基本振型在墩顶及节点的振幅;为基本振型的参与系数;
为节点数。
说明,墩底截面的屈服及极限弯矩可按文献[9]给出的方法计算,
也可由截面条分法全过程分析求得。
2.3 弹性需求谱及折减
目前桥梁抗震设计时,一般使用的是(a-tn )形式的弹性反应谱。
根据式(12)可将(a-t)弹性加反应谱转化为(a-d)弹性需求谱,再由
式(11)由弹性需求谱求得(a-d)非弹性需求谱。
(11)
非弹性谱加速度、位移与弹性谱加速度的关系如下 :
(12)
式中:为结构的弹性周期;r为强度折减系数;为位移延性系数;
为场地的卓越周期。简化计算时可取为反应谱特征周期; 分别为
弹性谱位移与弹性谱加速度。