公路橋梁的抗震設(shè)想

公路橋梁的抗震設(shè)計(jì)沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)水利學(xué)院王世雄摘要：我國(guó)處于世界兩大地震帶——環(huán)太平洋地震帶和亞歐地震帶之間，是一個(gè)強(qiáng)震多發(fā)國(guó)家，汶川、玉樹(shù)地震表明強(qiáng)烈地震將引發(fā)長(zhǎng)期的社會(huì)政治、經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，并帶來(lái)難以慰籍的感情創(chuàng)傷。在抗震救災(zāi)中，公路交通運(yùn)輸網(wǎng)更是搶救人民生命財(cái)產(chǎn)和盡快恢復(fù)生產(chǎn)、重建家園、減輕次生災(zāi)害的重要環(huán)節(jié)，所以公路橋梁是生命系統(tǒng)工程中的重要組成部分，公路橋梁抵抗震害的能力是橋梁設(shè)計(jì)中重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題之一。文章分析橋梁結(jié)構(gòu)震害及其原因，探討公路橋梁抗震設(shè)防目標(biāo)，提出公路橋梁抗震設(shè)防措施。關(guān)鍵字：橋梁；公路；設(shè)計(jì)；抗震Abstract:Chinaistheworld'stwolargestearthquakezone--thecentralPacificseismicbeltandtheEurasianseismicbelt,isastrongearthquakecountry,Wenchuan,theYushuearthquakeshowsthatthestrongearthquakewillcausesocialpolitics,longtermeconomicproblems,andbringstothecomfortofemotionaltrauma.Inearthquakerelief,thehighwaytransportationnetworkisanimportantlinktorescuethepeople'slifeandpropertyandtoresumeproduction,rebuildtheirhomesassoonaspossible,reducethesecondarydisasters,sothehighwaybridgeisanimportantpartoflifeinthesystemengineering,roadandbridgedamageresistanceabilityisoneofthefocusinbridgedesignproblem.Theseismicdamageanalysisandreasonsofbridgestructure,bridgeseismicfortificationtarget,thehighwaybridgeseismicfortificationmeasures.Keywords:highwaybridge;earthquake;design;我國(guó)是地震多發(fā)國(guó)家，這些年來(lái)地震一直不斷，特別是2008年5月12日的、汶川大地震給我國(guó)造成了巨大的損失。在抗震搶險(xiǎn)救災(zāi)中公路交通運(yùn)輸是搶救人民生命財(cái)產(chǎn)、盡快恢復(fù)生產(chǎn)和重建家園的重要環(huán)節(jié)。遍布的道路交通猶如全身的血管,由此可知道路交通的重要性，而公路橋梁作為道路交通的一部分，其重要性也可想而知．而橋梁工程作為重要的生命線工程，是交通運(yùn)輸?shù)难屎?，在?guó)家建設(shè)中起著舉足輕重的作用，而在地震發(fā)生后為了緊急救援和抗震救災(zāi)的需要，其重要性就更為明顯[1]。一、橋梁結(jié)構(gòu)地震破壞的主要形式根據(jù)橋梁過(guò)去的地震破壞情況，除了如液化、斷層等因地基失效引起的破壞以外，混凝土橋梁最常見(jiàn)的破壞形式有以下四種[2]：(一)彎曲破壞圖2圖1結(jié)構(gòu)在水平地震荷載作用下由于過(guò)大的變形導(dǎo)致混凝土保護(hù)層脫落、鋼筋壓屈和內(nèi)部混凝土壓碎、崩裂，結(jié)構(gòu)失去承載能力，如圖1所示。整個(gè)過(guò)程可以用以下四個(gè)階段來(lái)描述：①當(dāng)彎矩達(dá)到開(kāi)裂強(qiáng)度時(shí)，截面出現(xiàn)水平彎曲裂縫；②隨著裂縫的發(fā)展和荷載強(qiáng)度的提高，受震拉側(cè)的縱筋達(dá)到屈服強(qiáng)度；③隨著變形量的增大，混凝土保護(hù)層脫落、塑性變形范圍擴(kuò)大；④鋼筋壓屈(或拉斷)和內(nèi)部混凝土壓碎、崩裂。圖2圖1（二）剪切破壞(彎剪破壞)剪切破壞是橋梁在水平地震荷載作用下，當(dāng)結(jié)構(gòu)受到的剪切力超過(guò)截面剪切強(qiáng)度時(shí)發(fā)生剪切破壞，如圖2所示。整個(gè)破壞過(guò)程也可以用四個(gè)階段來(lái)描述：①截面彎矩達(dá)到開(kāi)裂強(qiáng)度時(shí)，截面出現(xiàn)水平彎曲裂縫；②隨著裂縫的發(fā)展和荷載強(qiáng)度的提高，柱內(nèi)出現(xiàn)斜方向的剪切裂縫；③局部剪切裂縫增大，箍筋屈服導(dǎo)致剪切裂縫進(jìn)一步增長(zhǎng)；④發(fā)生脆性的剪切破壞。圖3(三)落梁破壞圖3當(dāng)梁體的水平位移超過(guò)梁端支撐長(zhǎng)度時(shí)發(fā)生落梁破壞是由于梁與橋墩(臺(tái))的相對(duì)位移過(guò)大，支座喪失約束能力后引起的一種破壞形式。發(fā)生在橋墩之間地震相對(duì)位移過(guò)大、梁的支撐長(zhǎng)度不夠、支座破壞、梁間地震碰撞等情況，如圖3所示。(四)支座損傷梢舉現(xiàn)上部言結(jié)構(gòu)駕的地傾震慣綁性力烘通過(guò)般支座度傳到浙下部約結(jié)構(gòu)波，當(dāng)鬼傳遞扒荷載偉超過(guò)陪支座旁設(shè)計(jì)持強(qiáng)度程時(shí)支牛座發(fā)序生損永傷、辨破壞租。支琴座損待傷也受是引和起落挎梁破珠壞的陵主要蕩原因地。對(duì)牌于下手部結(jié)端構(gòu)而曾言，鍛支座牙損傷本可以恰避免盲上結(jié)因構(gòu)的儀地震腫荷載鑼傳到網(wǎng)橋墩眼，避屠免橋條梁發(fā)香生破銷壞碰，如另圖獄4恥所示嗚。烘者脹二渣、橋鼻梁的在抗震怕設(shè)計(jì)稿原理圖4話要把目前億橋梁表的抗素震設(shè)弟計(jì)計(jì)獻(xiàn)算原承理是灑建立點(diǎn)在一挖定假掛設(shè)條森件基維礎(chǔ)上倆的，扇盡管刃分析錯(cuò)的手司段在向不斷困提高所，分振析的渾理論刑在不吃斷完支善，層但由同于地膽震作思用的恨復(fù)雜練性，證地基塌影響淘的復(fù)博雜性竄和橋笨梁結(jié)努構(gòu)體郊系本卡身的校復(fù)雜振性，朗可能柜會(huì)導(dǎo)林致理簽論計(jì)魯算分偏析和筒實(shí)際乏狀夫況相吵差很銀大。武當(dāng)前燕我國(guó)葡橋梁乓的抗辛震設(shè)原計(jì)原何理主皇要有母以下毛幾種出[3攪]母：圖4姜哲努（一匪）響靜力集法司帝栽靜力愁法把霸地震汪加速流度看曬作是性橋梁峰結(jié)構(gòu)式破壞嘆的唯摸一因茂素，怠忽略魚(yú)了結(jié)猾構(gòu)本疊身動(dòng)稈力特默性對(duì)福結(jié)構(gòu)秋反應(yīng)餡的影付響應(yīng)脂用存柴在較幸大局點(diǎn)限拐性坊。事致實(shí)上粱只有薪絕對(duì)仙鋼性崇的物驢體才愛(ài)能認(rèn)頃為在善振動(dòng)磁過(guò)程奇中各逆?zhèn)€部帽分與惡地震粗運(yùn)掛動(dòng)具得有相默同的久振動(dòng)他所以蹦只對(duì)獨(dú)剛度儀很大串的結(jié)頭構(gòu)例番如重滑力橋?qū)O墩、材橋臺(tái)童等結(jié)紀(jì)構(gòu)應(yīng)露用靜芒力法攻近似江計(jì)算幕。煮揪慕（二興）狀反應(yīng)門譜法鼻刮誼目前館我國(guó)穩(wěn)的公資路及協(xié)鐵路未橋梁逆均主鉛要采脖用反丹應(yīng)譜篇方法蜘。反爐應(yīng)譜飾法的期思路豬是對(duì)越橋梁蘋(píng)結(jié)構(gòu)帖進(jìn)行帥動(dòng)力鹿特汽性鏡分漢析謊(鴉固對(duì)畝各主脖振動(dòng)域應(yīng)用子譜曲倒線作為某強(qiáng)鐮震記決錄的戚最大腹頻率受，主違振疤型渠慮）片地震篩反應(yīng)停計(jì)算鋒最后翼一般棵通過(guò)愁統(tǒng)計(jì)勵(lì)理論舍對(duì)各謊主振辰型最施大反弊應(yīng)值晝進(jìn)行乖組合射，近紗似求騙得結(jié)澇構(gòu)的智整體揚(yáng)最大燭反應(yīng)宣值。兩表錢三獨(dú)、橋襲梁減望震設(shè)倘計(jì)要皆點(diǎn)督倚形對(duì)于格地震樓區(qū)的吉橋型鵲選擇典，宜殖按下冠列幾胃?jìng)€(gè)原塞則進(jìn)謝行斑[4益]棕：=1\*GB3面①孫盡量離減輕敗結(jié)構(gòu)沒(méi)的鏈自廊重和泰降低必其重忽心，醉以減卷小結(jié)莫構(gòu)物宴的地跡震作牢用和攪內(nèi)力崗。=2\*GB3脂②嫌提高慕穩(wěn)定享性，炮力求安使結(jié)堤構(gòu)物代的質(zhì)低量中港心與命剛度職中心疤重合瑞，以徐減小性在地胃震中鈔因扭乖轉(zhuǎn)引滴起的嘉附加俗地震美力老。=3\*GB3辨③變應(yīng)協(xié)紙調(diào)結(jié)愛(ài)構(gòu)物某的長(zhǎng)勻度和依高度鵲，以套減少嶺各部筆分不免同性防質(zhì)的蜜振動(dòng)堆所造川成的阿危害奸作用妖。=4\*GB3何④探適當(dāng)禾降低棕結(jié)構(gòu)佛剛度友，使歷用延圈性材新料提回高其釣變形債能力園，從齊而減召少地析震作找用奸。=5\*GB3厲⑤懷加強(qiáng)匪地基白的調(diào)世整和散處理妨，以對(duì)減小涂地基趙變形守和防命止地瘡基失妙效首[6混]匙?；妥o(hù)濕（一箏）潛結(jié)構(gòu)北的剛血度對(duì)悔稱朗恰逆結(jié)構(gòu)竹的剛襖度對(duì)營(yíng)稱有魔利于灣抗震莊，不序等跨它的橋蹈梁容纖易發(fā)雜生震親害。燃特別欄是一心座橋晌內(nèi)墩巧身高繼度相租差過(guò)凳大蹲'傭在較補(bǔ)矮的吩橋墩上上會(huì)明產(chǎn)生帥很大潤(rùn)的地剃震水起平力胡跨徑盈不同直。在擠大跨寬徑的勢(shì)橋孔移的橋碑墩上承也產(chǎn)橡生大燒的地芬震力統(tǒng)。設(shè)婦計(jì)胸時(shí)端盡量矛避免明在高閥烈度首區(qū)采焰用這竊種橋坑型，睛如無(wú)嘴法避筋免。雹宜在沿不利賴墩上作設(shè)置權(quán)消能膀措施茄降低晝墩頂炎集成喘剛度枯，例外如設(shè)牌抗震莫支座樸等。膜婚庫(kù)（二碗）適躁應(yīng)地傭震作付用馬舊勉對(duì)橋爆梁抗偉震性狐加以尾分析塔研究盡，某竹類結(jié)臘構(gòu)不嗽能在醫(yī)地震欣區(qū)應(yīng)香提出埋更能繡內(nèi)修愧建，療在分臉析研玉究原題有結(jié)床構(gòu)抗莫震性陰能的付基礎(chǔ)惰上，撿適應(yīng)睬地震掏作用即的結(jié)輝構(gòu)型破。其抖次對(duì)產(chǎn)結(jié)構(gòu)宅抗震啊設(shè)計(jì)鑄不是翅被動(dòng)撤地作爐為地殃震作討用時(shí)悼結(jié)構(gòu)架強(qiáng)度巾、變施位的滔驗(yàn)算側(cè)，而承是要檔從設(shè)吹計(jì)角貧度，稀提高耐結(jié)構(gòu)好的防希震能皮力，蛛要系淘統(tǒng)考喪慮結(jié)眼構(gòu)的杏行為改能力謹(jǐn)設(shè)計(jì)彼。孩煌櫻（三原）以拋柔克吳剛澡眾檔結(jié)合攻我國(guó)腸國(guó)情殿，研賄究結(jié)儉構(gòu)控筍制的閣有效掙型式沿，加鋤強(qiáng)抗躬震措屋施，每必須折采金用虹“零以柔沫克得剛躬”帖的設(shè)斤想來(lái)推考慮隙地震加區(qū)結(jié)賠構(gòu)抗青震設(shè)械防鄉(xiāng)的落“鼠以剛控克膽剛懲”端的舊好傳統(tǒng)節(jié)設(shè)防觀觀遮拼，對(duì)飯地裂討、地拜出發(fā)早點(diǎn)，潮改變談單純鞠的邊幅坡倒梳塌、屯沙土共液化驚時(shí)橋冤梁結(jié)桑構(gòu)如炕何抗則震設(shè)嘗防也鏡應(yīng)該短做出終深入幻的研跑究?？加瘺Q（四鐘）提工高橋及梁部妻件的樓延性抗震橡膠支座焰珍贈(zèng)針對(duì)椒目前遭大量技高架鄉(xiāng)橋倒保塌毀繭壞的玩教訓(xùn)角，必薪須開(kāi)腿展對(duì)鑒抗震雀支座箭、各壟種型泉式橋鐮墩的卡延性豬研究往，要輕利用施約束宣混凝粘土的榮概念蔥預(yù)應(yīng)蠻力混怖凝土察，而食且阻可以戚提高傘它的都延性佳。不葉但對(duì)示鋼筋蝶混凝絞土、袋混凝奧土結(jié)破構(gòu)、茄混合逆結(jié)構(gòu)盒的延酒性都淋需展掙開(kāi)研要究?？拐鹣鹉z支座陰僻倒四公、常衣見(jiàn)橋風(fēng)梁減跪震方確法踢約憂常用叨的抗險(xiǎn)震方傲法增冠加結(jié)澡構(gòu)的洞柔性艷以延蠶長(zhǎng)結(jié)欠構(gòu)的味自振噸周期測(cè)，達(dá)勉到減及小由守于地威震所戴產(chǎn)生疊的地陵震荷旋載和碼增加君結(jié)構(gòu)拍的阻翠尼或奸能量賽耗散誤能力車以減祝小由彈于地番震所時(shí)引起婚的結(jié)抬構(gòu)反稿應(yīng)是愛(ài)實(shí)用李的抗范震方鋤法。靈當(dāng)前睡，比泡較容痕易實(shí)絕現(xiàn)和艘有效鈔的抗繁震方挎法主地要有程以下蹈幾種繳：溝乏醬（一用）皂采用克隔震價(jià)支座禮馳糠大量堂的試崇驗(yàn)和赴理論知分析激都表轎明其置聯(lián)結(jié)窄方式巖對(duì)橋市梁結(jié)肉構(gòu)的分地震駕反應(yīng)吃有很奧大的稀影旨響在壞梁體擱與墩顧、臺(tái)鑄的聯(lián)駕結(jié)處雨安裝守減、蠢隔震邊支座陸能有喜效地背減小暈墩、鮮臺(tái)所蠢受的羨水平缸地震兔力資[5其]積。采偵用隔勵(lì)震支面座摘，杜采用烏減、敢隔震姥支座框（聚東四氟海乙烯史支座柿、疊跳層橡討膠支岡座和思鉛芯瓜橡膠虜支座揪等辯)昌在湖梁體奔與墩撿、臺(tái)殊的連網(wǎng)接處纏增加晌結(jié)隔夕震支扭座橋哄構(gòu)的意柔性逢和阻禾尼以置減小脂橋梁悶的地聞?wù)鸱瓷覒?yīng)稻；磨采用削減、奪梁結(jié)邊構(gòu)的斤梁體導(dǎo)通過(guò)田支座嫁與墩線、臺(tái)皇相聯(lián)稱結(jié)，皮大量聲的試圍驗(yàn)和研理論母分析叢都表陽(yáng)明其謀聯(lián)結(jié)液方式第對(duì)橋洞梁結(jié)方構(gòu)的壞地震超反應(yīng)芒有很流大的墨影響義，在耍梁體辯與墩啄、臺(tái)殃的聯(lián)爆結(jié)處卻安裝儲(chǔ)減、蔬隔震掛支座裁能有斬效地漠減小般墩、而臺(tái)所擊受的奏水平旱地震夫力?？拐饦蛄荷炜s縫盞姻皆（二裁）矮利用筆橋墩蒜延性趣減震抗震橋梁伸縮縫銳槍嚼利用孝橋墩專的延罰性減尼震是勇當(dāng)前滴橋梁堵抗震蠢設(shè)計(jì)有中常道用的破方法寸[6喚]幅。蠅橋墩若延性類減震伸是將峽橋墩奉某些斑部位栽設(shè)計(jì)般得具紛有足翠夠的朋延性桶，以吸便在爐強(qiáng)震艘作用稠下使希這些粒部位釋形成睜穩(wěn)定紡的延耽性塑錘性鉸別產(chǎn)生球彈塑玻性變低形來(lái)快延長(zhǎng)冬結(jié)構(gòu)碗周期簡(jiǎn)、耗拖散地掃震能煎量，遺在進(jìn)咱行延證性抗軋震設(shè)歸計(jì)時(shí)懲，按蠅彈性柜反應(yīng)示譜計(jì)蹦算塑智性傾反應(yīng)糾的地伯震荷刷載需膀要修欄正，愈橋梁鍬抗震管設(shè)計(jì)懲規(guī)范過(guò)采用川了綜娃合影繞響系狗數(shù)來(lái)桃反映選塑稿性僑變形旗的影孫響，責(zé)其理徹論依扇據(jù)是肥，當(dāng)筒結(jié)構(gòu)腳進(jìn)入膠塑婆性貍階段厭時(shí)，略地震腥荷載銷可以來(lái)比彈善性結(jié)疏構(gòu)的植地震辦荷載吳折結(jié)舒構(gòu)綜亮合影垮響系華數(shù)主面要考督慮了議這一喉因素累。賀翠腐（三妹）滲采用享減震亮的新注結(jié)構(gòu)碳纖維加固，植筋錨固翁肌鵝型鋼帳混凝超土結(jié)悲構(gòu)是鬼在混顏凝土答上包賺裹型坦鋼做激成的犯結(jié)構(gòu)呼[7貴]幟。它蹲與鋼碰筋混碎凝土橡結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)相比草具有伏一系孫列優(yōu)困點(diǎn)，薯其承汁載力繞可以念高于攪同樣吼外形癥的鋼巨筋混雪凝土獲構(gòu)件伙承載榜力夠—烏倍以類上，想并具心有較渣好的風(fēng)抗剪荒能力隱，延盯性比扁明顯朗高于諒鋼筋裙混凝廈土結(jié)鬼構(gòu)，在滯回徑曲線違較為林飽滿脖，耗澡能能街力有揀顯著敗的提專高烘，蹄從而煮呈現(xiàn)粒出良枕好的?？拐鹭懶酝吣?，惰能夠浮隔離乖、吸央收和役耗散家地震種能量蠅減小勞橋梁雅結(jié)構(gòu)肅的地鍛震反泊應(yīng)，隸使橋芽梁的注變形搜限制仁在彈貼性范附圍，蕉避免頑由于啦產(chǎn)生意塑性播變形擁而造秋成累竊積損佩傷破辮壞和切永久摩殘余栗變形舊，這徹大大義提高嘉了橋塞梁結(jié)詢構(gòu)的梅安全效度，預(yù)同時(shí)墾可以類節(jié)約批材料紡，降妻低造塵價(jià)。度其次吊，獵混供凝土睛中的貓型鋼尼除采汁用軋?jiān)┲菩屠滗撏廪p，還培廣泛國(guó)使用有焊接鴨型鋼董，常抹用的漿截面醫(yī)型式謊有艷H渠型盈、泉T潑型易、貝u以型等誼，佩'E爭(zhēng)T精而采億用矩騙形及預(yù)圓鋼默管混趁凝土到結(jié)構(gòu)暈是在然型鋼港混凝普上結(jié)隆構(gòu)、背螺旋法配筋曾混凝方上結(jié)娘構(gòu)以商及鋼孝管結(jié)滾構(gòu)的服基礎(chǔ)困上演昆變和蹦發(fā)展那起來(lái)鞏的一貸種新偏型結(jié)哄構(gòu)。碳纖維加固，植筋錨固世濟(jì)樓五閃、結(jié)理語(yǔ)庭桐厭雖然夏目前噴地震終還不瓦可有玉效的嘗預(yù)測(cè)蠻，但酷是只版要我歸們通舞過(guò)研苗究認(rèn)土識(shí)到緩地震壽對(duì)結(jié)禽構(gòu)的螺破壞肢規(guī)律瓣，我歡們就紙能通引過(guò)一誠(chéng)定的囑抗震坡設(shè)防揀原則倉(cāng)