二級專業(yè)結(jié)構(gòu)輔導:橋梁結(jié)構(gòu)抗震設計

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在震害宏觀調(diào)查和理論研究的基礎上,探求橋梁結(jié)構(gòu)震害的規(guī)律,據(jù)以作出橋梁結(jié)構(gòu)抗震設計的規(guī)定。多地震國家,以及中國都制定、頒布了和工程有關(guān)的抗震設計規(guī)范,如《鐵路工程抗震設計規(guī)范》(1977年試用)和《公路工程抗震設計規(guī)范》(1978年試用)。
    ①地震區(qū)橋位和橋型選擇。橋位應選擇在對抗震有利的地段,盡可能避免選擇在軟弱粘性土層、可液化土層和地層嚴重不均勻的地段,特別是發(fā)震斷層地段。如必須設置在可液化或松軟土層的河岸地段時,橋長應適當增長,將橋臺置于穩(wěn)定的河岸上,而橋墩基礎要加強。橋型要選擇抗震性能好、整體性強的結(jié)構(gòu)體系,如連續(xù)梁,無鉸拱等。如中國趙州橋,系石拱橋,地處多地震區(qū),建橋1300多年以來,經(jīng)歷多次強烈地震,猶屹立未毀。如在軟土地基上選用簡支梁或懸臂梁體系(帶有掛孔)時,應在構(gòu)造上加強防止落梁的措施。墩臺結(jié)構(gòu)應選用整體性好的結(jié)構(gòu)形式?;A要埋入穩(wěn)定土層內(nèi)。
    ②設計烈度。地震時,各地區(qū)地面受到的影響和程度,稱地震烈度,以度表示。某一地區(qū)今后一定的時期內(nèi),可能遭到的地震烈度稱基本烈度(一般為百年一遇的地震烈度)。各地區(qū)的基本烈度由國家制定并標明在全國地震烈度圖上。工程結(jié)構(gòu)抗震設計所采用的地震烈度稱設計烈度,一般在橋梁結(jié)構(gòu)的抗震設計中即按基本烈度取用,特別重要的結(jié)構(gòu)要經(jīng)過有關(guān)權(quán)限單位批準后可提高一度作為設計烈度。根據(jù)大量震害調(diào)查的事實表明,在基本烈度7度以下,橋梁震害極為輕微,因而,規(guī)范中規(guī)定橋梁結(jié)構(gòu)抗震設防的一般起點為基本烈度7度,9度。7度以下,結(jié)構(gòu)不必進行抗震設計,高于 9度或有特殊抗震要求的新型結(jié)構(gòu)要專門研究它的抗震設計。
    ③設計方法。對一般橋梁工程,則按規(guī)范所規(guī)定的簡化方法進行結(jié)構(gòu)抗震設計。中國規(guī)范是采用反應譜理論(見地震作用),即根據(jù)設計烈度,以簡便的地震荷載系數(shù)計算地震慣性力,作為地震荷載,然后以一般結(jié)構(gòu)靜力設計計算步驟求得結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變位,使其控制在規(guī)范容許值的范圍內(nèi)來確保結(jié)構(gòu)的抗震安全。
    對大跨度或特別重要的橋梁結(jié)構(gòu),應對結(jié)構(gòu)進行地震動力分析(地震反應分析)。分析的方法一般是直接根據(jù)建橋地區(qū)在強震時地面運動的加速度記錄,依照動力學的原理,應用電子計算技術(shù),對結(jié)構(gòu)作地震動力分析計算。對于已經(jīng)建成的橋梁結(jié)構(gòu),如不滿足現(xiàn)行規(guī)范抗震設防的要求,也可通過結(jié)構(gòu)地震動力分析作進一步的抗震鑒定和決擇加固方案。
    在強烈地震區(qū),為了經(jīng)濟,結(jié)構(gòu)抗震設計可以容許結(jié)構(gòu)局部出現(xiàn)不太嚴重影響使用和易于修復的塑性變形、裂縫或損壞;但為了安全目的,則要力求主要承重結(jié)構(gòu)即使遭受嚴重損壞也不致倒塌,以減少生命財產(chǎn)的損失。