簡析橋梁抗震設(shè)計(jì)與加固技術(shù)范文

本站小編為你精心準(zhǔn)備了簡析橋梁抗震設(shè)計(jì)與加固技術(shù)參考范文，愿這些范文能點(diǎn)燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要:著我國經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展步伐的加快，人們對交通與橋梁提出更高要求，橋梁工程中抗震設(shè)計(jì)與加固對橋梁質(zhì)量的提高至關(guān)重要，對抗震概念設(shè)計(jì)、延性抗震設(shè)計(jì)和橋梁抗震設(shè)防措施進(jìn)行深入探討，并基于具體工程對橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)證分析。

關(guān)鍵詞:橋梁;抗震設(shè)計(jì);加固技術(shù)

1橋梁抗震設(shè)計(jì)

1．1抗震概念設(shè)計(jì)

抗震概念設(shè)計(jì)比計(jì)算設(shè)計(jì)更重要，地震具有很大的不確定性和復(fù)雜性，所以橋梁抗震模型假定與實(shí)際情況存在較大差距，這也增大了抗震計(jì)算設(shè)計(jì)對橋梁結(jié)構(gòu)抗震性能預(yù)測與控制的難度，為增強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)抗震安全性，不能完全“依賴”計(jì)算設(shè)計(jì)，必須充分重視橋梁上下部結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)部位的抗震設(shè)計(jì)，包括橋墩型式、過渡孔、塑性鉸預(yù)期部位等，盡可能選擇較好的橋梁抗震結(jié)構(gòu)體系。為確保結(jié)構(gòu)體系對于工程場地條件具有良好的抗震性，必須進(jìn)行動(dòng)力特性分析和地震反映估算，并結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行抗震薄弱部位的結(jié)構(gòu)分析，以及能否利用配筋等構(gòu)造設(shè)計(jì)提升這些部位的抗震安全性。基于分析結(jié)果判斷抗震結(jié)構(gòu)體系和設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣。

1．2延性抗震設(shè)計(jì)

增強(qiáng)橋梁整體結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性和上部結(jié)構(gòu)的連續(xù)性，有效避免構(gòu)件在地震時(shí)震散掉落，同時(shí)保證構(gòu)件空間作用的發(fā)揮。無論是平面還是立體構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都必須確保橋梁質(zhì)量、剛度及幾何尺寸等方面的協(xié)調(diào)性與整體性，增強(qiáng)抗震性能。地震對橋梁結(jié)構(gòu)的破壞源自地震所引起的結(jié)構(gòu)性振動(dòng)，所以抗震設(shè)計(jì)必須從減小地基傳入結(jié)構(gòu)的振動(dòng)能量出發(fā)，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度與延性。在重量和剛度不變的前提下，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度和延性可以達(dá)到有效抗震的目的，剛度的增強(qiáng)有利于防止結(jié)構(gòu)變形，強(qiáng)度和延性的增強(qiáng)則能有效提高結(jié)構(gòu)抗震能力，地震振動(dòng)會(huì)引起結(jié)構(gòu)構(gòu)件的反復(fù)變形，進(jìn)而導(dǎo)致剛度與強(qiáng)度的衰退，所以，橋梁抗震設(shè)計(jì)不能只注重強(qiáng)度而忽視延性。橋梁延性設(shè)計(jì)包括兩個(gè)方面，一是針對預(yù)期塑性鉸抗震薄弱部位加強(qiáng)配筋設(shè)計(jì)，二是加強(qiáng)橋梁整體結(jié)構(gòu)抗震能力的分析與驗(yàn)算，提升抗震安全。這兩個(gè)方面的設(shè)計(jì)通常反復(fù)進(jìn)行，直至抗震能力有效提升。塑性鉸橫向鋼筋具有約束混凝土、增強(qiáng)截面延性，避免縱向鋼筋壓潰屈曲的作用，然而國內(nèi)規(guī)范并無相關(guān)規(guī)定，按照國外規(guī)范進(jìn)行體積含箍率及橫向約束鋼筋配置設(shè)計(jì)。

2橋梁抗震設(shè)防措施

2．1增加支撐面寬度

由于相鄰跨間相對位移計(jì)算錯(cuò)誤，橋梁上下部結(jié)構(gòu)的支承連接件無法承受位移而連接失效，導(dǎo)致上下部結(jié)構(gòu)脫離和橋梁梁體的墜毀，這主要是由設(shè)計(jì)時(shí)低估了鄰跨間的位移而造成，常用的加固技術(shù)是增加支撐面寬度或于簡支梁位置安裝縱向約束裝置。

2．2通過延性設(shè)計(jì)抑制橋梁屈服

橋墩和橋臺如果無法抵抗自身慣性和支座傳遞的上部結(jié)構(gòu)地震力，就會(huì)開裂、折斷，引發(fā)下部結(jié)構(gòu)失效，并破壞上部結(jié)構(gòu)。對于鋼筋混凝土柱式橋墩下部結(jié)構(gòu)失效的主要原因是橫向約束箍筋間距過大、數(shù)量過少，無法約束和抵抗受壓鋼筋屈服，常常通過加強(qiáng)延性設(shè)計(jì)和能力設(shè)計(jì)抑制塑性鉸部位以外的橋梁屈服，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)彈性。

2．3加強(qiáng)地基處理

地震波傳到地基將引起橋梁垂直和水平位移，橋體結(jié)構(gòu)地震荷載慣性增加，豎向慣性力僅影響不對稱的雙臂結(jié)構(gòu)橋梁。橋梁下部結(jié)構(gòu)周圍地基因地震震動(dòng)而變?nèi)鹾髮l(fā)生沉降和水平位移，墩臺的損壞，地基失效進(jìn)而引起橋梁結(jié)構(gòu)的破壞，所以必須加強(qiáng)地基處理或采用深地基。基礎(chǔ)的搖擺也是一種隔震措施，能有效削弱地震對橋墩及上部結(jié)構(gòu)的影響。

3抗震設(shè)計(jì)與加固實(shí)例

3．1工程概況

某橋梁為150m+200m+150m跨徑組合的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼結(jié)構(gòu)型式，橋面寬18．5m，主梁為單箱單室預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)箱梁，主墩為鋼筋混凝土雙薄壁墩，墩身實(shí)體矩形截面尺寸為2．5m×10．0m，主墩基礎(chǔ)采用20Ф2．5m鉆孔灌注樁。

3．2抗震概念設(shè)計(jì)

本橋梁連續(xù)鋼結(jié)構(gòu)為主梁與墩鋼結(jié)，所以抗震概念設(shè)計(jì)主要是塑性鉸位置的確定，橋梁結(jié)構(gòu)的塑性鉸常常設(shè)置在易于檢查和修復(fù)的特殊配筋墩柱處。根據(jù)本橋梁工程內(nèi)力反應(yīng)包絡(luò)圖和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙，確定出墩柱根部的塑性鉸部位即為抗震薄弱部位，并通過加強(qiáng)配筋設(shè)計(jì)起到加固作用，無需修改設(shè)計(jì)方案。

3．3延性抗震設(shè)計(jì)

(1)塑性鉸區(qū)鋼筋設(shè)計(jì)本橋梁預(yù)期塑性鉸位于墩柱根部，并需加強(qiáng)配筋設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)單位所提供的主墩截面配筋圖表明箍筋縱向間距18cm，通過將箍筋縱向間距減小為10cm的加箍設(shè)計(jì)，便可提高橋梁結(jié)構(gòu)延性。

(2)抗震能力驗(yàn)算在可修復(fù)破壞極限狀態(tài)下，P2地震波將導(dǎo)致墩底截面出現(xiàn)塑性現(xiàn)象，最大塑性轉(zhuǎn)角和極限轉(zhuǎn)角具體值，表中數(shù)據(jù)表明，本橋梁在P2地震波作用下仍然具有較高的安全系數(shù)，無需進(jìn)行延性設(shè)計(jì)以及減震和隔震設(shè)計(jì)。

4結(jié)論

綜上所述，橋梁抗震設(shè)計(jì)分為抗震概念設(shè)計(jì)和延性抗震設(shè)計(jì)兩個(gè)方面，必要時(shí)還必須進(jìn)行減震與隔震設(shè)計(jì)。橋梁抗震概念設(shè)計(jì)主要目的在于選擇理想的抗震結(jié)構(gòu)體系，而延性抗震設(shè)計(jì)則是在抗震概念設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行塑性鉸區(qū)的橫向鋼筋設(shè)計(jì)和抗震能力驗(yàn)算，增強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)的抗震安全性。當(dāng)延性抗震設(shè)計(jì)無法取得理想的抗震效果，則需繼續(xù)進(jìn)行減震與隔震設(shè)計(jì)，削弱地震對橋梁結(jié)構(gòu)的不利影響。

參考文獻(xiàn):

［1］黃勇，張良，樂威杰，等．橋梁抗震研究的近期進(jìn)展［J］．地震工程與工程振動(dòng)，2017，37(3):166－174．

［2］孫治國，華承俊，司炳君，等．設(shè)置延性系梁的橋梁雙柱墩抗震能力研究［J］．橋梁建設(shè)，2015，45(1):39－44．

作者:郭小土 單位:中設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司