文档介绍：桥梁结构抗震
桥梁结构抗震
seismic resistance of bridge structure
在地震区建造桥梁,为使其对可能发生的地震有足够安全,或减轻震害而便于修复,要研究桥梁结构抗震。其内容包括桥梁震害宏观调查,桥梁结构的抗震设计和抗震措施。
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桥梁震害
地震经常发生,据统计全世界每年可达数百万次,但其中绝大多数是小地震,不为人们所感觉,只有极少量震级M(见地震烈度)在 5级以上的较强烈的地震会造成灾害,平均每年只有十多次。如中国1976年7月28日3时42分56秒在唐山丰南的强地震(M=),该地区公路中等跨度简支梁桥的震害大都是摆柱式支座倾倒、固定支座齿板剪脱滑出,有的是墩台倾斜,桩柱式墩的基桩折断,甚至墩倒梁落(见图);而柔性桩墩的双曲连续拱桥的震害多为主拱圈和拱上建筑的小拱圈严重开裂,个别有主拱圈拱起而严重破坏。该地区的铁路桥梁因桥墩基础较好,侧向刚度较强,震害严重程度比公路桥稍轻,如墩台沿施工接缝处开裂或被剪断,钢支座的锚固螺栓被拉出而移位,但落梁事故较少。在其他多地震国家如日本,桥梁震害也以中小跨度的桥梁为多。日本1964年7月新潟地震(M=)时,昭和大桥因河床土层液化导致墩台基础大规模下沉而落梁。大跨度的悬索桥和斜张桥尚无因地震坠落的事例,但在日本一些轻便悬索桥有塔柱折断,缆索破坏的震害。近年来在多地震国家如日本、美国都积极开展这类大跨度桥梁结构的抗震研究。中国也正在研究地震区天津市郊建造大跨预应力混凝土斜张桥的抗震性能。
桥梁震害的直接起因是:①在强烈地震时,地形地貌产生剧烈的变化(如地裂、断层等),河流两岸地层向河心滑移等导致桥梁结构的破坏;②地震时河床砂土液化,地基失效,桥梁墩台基础大量下沉或不均匀下沉引起的破坏;③在地震惯性力作用下,导致桥梁结构某一部分产生的内力或变位超过结构构造和材料强度所能承受的限度,从而发生不同程度的破坏。
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桥梁结构抗震设计
在震害宏观调查和理论研究的基础上,探求桥梁结构震害的规律,据以作出桥梁结构抗震设计的规定。多地震国家,以及中国都制定、颁布了和工程有关的抗震设计规范,如《铁路工程抗震设计规范》(1977年试用)和《公路工程抗震设计规范》(1978年试用)。
①地震区桥位和桥型选择。桥位应选择在对抗震有利的地段,尽可能避免选择在软弱粘性土层、可液化土层和地层严重不均匀的地段,特别是发震断层地段。如必须设置在可液化或松软土层的河岸地段时,桥长应适当增长,将桥台置于稳定的河岸上,而桥墩基础要加强。桥型要选择抗震性能好、整体性强的结构体系,如连续梁,无铰拱等。如中国
赵州桥,系石拱桥,地处多地震区,建桥1300多年以来,经历多次强烈地震,犹屹立未毁。如在软土地基上选用简支梁或悬臂梁体系(带有挂孔)时,应在构造上加强防止落梁的措施。墩台结构应选用整体性好的结构形式。基础要埋入稳定土层内。
②设计烈度。地震时,各地区地面受到的影响和程度,称地震烈度,以度表示。某一地区今后一定的时期内,可能遭到的最大地震烈度称基本烈度(一般为百年一遇的最大地震烈度)。各地区的基本烈度由国家制定并标明在全国地震烈度图上。工程结构抗震设计所采用的地震烈度称设计烈度,一般在桥梁结构的抗震设计中即按基本烈度取用,特别重要的结构要经过有关权限单