文档介绍：桥梁抗震设计研究进展
桥梁抗震设计及研究进展
近30年来,美国、日本等一些国家的地震工程专家提出了分级设防的抗震设计思想,一般可概括为:小震不坏、中震可修、大震不倒。我国《公路工程抗震设计规范》规定地震烈度)度以上地区的新建桥梁都必须抗震设防。1997年美国应用技术委员会完成了一个科研项目(ATC-18),提出了改进美国公路桥梁抗震设计规范的若干建议。其中,最主要的建议是要采用两水平的抗震设计方法,即要求结构在两个概率水平的地震作用下,分别达到两个不同的性能标准。现行的日本规范已采用这一方法。
1975年,新西兰学者Park和Pauty提出了结构延性抗震设计理论中一个重要思想——能力设计思想。这个思想的基本概念在于合理地选择塑性铰出现的位置,通过牺牲塑性铰所在延性构件的耗能能力,来保证结构中脆性构件处于弹性反应阶段,从而获取整个结构的安全。按照这一思想,为了确保塑性铰的弯曲耗能能力,必须防止塑性铰所在的延性构件内部发生脆性破坏模式,如剪切破坏、粘结破坏和失稳破坏等。在桥梁抗震设计中,为了使地震造成的破坏易于检查和维修,通常把桥墩选为延性构件,要求弯曲塑性铰出现在地面以上桥墩部分的顶部或底部,上部结构和地面以下的基础结构为能力保护构件。能力设计思想已越来越广泛地被国内外专家学者所接受。

(1)桥梁上部结构受地震灾害的影响
对于大量受到地震灾害破坏的桥梁进行研究表明,桥梁上部的结构,如梁、拱等关键部位很少因为受到地震灾害而发生破坏,通常都是因为桥梁的其他部位被地震所破坏,从而影响到桥梁结构中梁、拱的结构完整性。拱桥如果在建设过程中拥有非常牢靠的地基基础以及强度较高的墩台,拱桥自身几乎不会受到地震灾害较大的影响。如果桥梁的地基非常牢靠,对于延不好的圬工拱桥其自身抵抗地震灾害的能力也较强。但是,如果桥梁地基不牢靠,桥梁上部结构就容易受到地震灾害的破坏。
(2)桥梁支座受地震灾害的影响
桥梁支座在受到地震灾害的时候,很多都会找到严重的损害,也是桥梁在抗震性能中非常薄弱的地方。支座受到地震灾害而被破坏通常会出现锚固螺栓被拔出、剪断或者支座自身接受受到损害等。通常,在支座被破坏的过程中,垫石混凝土结构也会遭到破坏。支座受到破坏而发生脱落或者移位时,会造成桥梁整体的受力情况发生极大改变,严重的影响桥梁整体的抗震性能。
(3)桥梁出现落梁损害
发生地震灾害时,桥梁落梁遭受损害的方向几乎为顺桥向,这是落梁受到破坏的特殊原因所造成的。当桥体受到地震灾害破坏时,桥台会倾斜或者倒塌,同时往往伴随着河道的滑坡出现,桥梁的地基也会出现不同程度的沉降,这些都导致了落梁灾害的发生。落梁灾害一旦出现,桥梁就不能再正常使用,所以,怎样强化桥梁上、下结构的联系以采取预防落梁发生的有效手段,在现阶段桥梁建设工程中越来越重要。

由于地震发生的不确定性和复杂性,再加上结构计算模型的假定与实际情况的差异,使“计算设计”很难控制结构的抗震性能,因而不能完全依赖计算。结构抗震性能的决定因素是良好的“概念设计”。因此,在桥梁的方案设计阶段,不能仅仅根据功能要求和静力分析就决定方案的取舍,还应考虑桥梁的抗震性能,尽可能选择良好的抗震结构体系。
在抗震概念设计时,要特别重视上、下部结构连接部位的设计,桥墩形式