桥梁抗震浅谈_secret.doc

桥梁抗震浅谈一、引言随着现代化城市人口的大量聚集和经济的高速发展，地震造成的损失越来越大。地震灾害不仅是大量地面构筑物和各种设施的破坏和倒塌，而且次生灾害中因交通及其他设施的毁坏造成的间接经济损失也十分巨大。xx省发生的8级大地震，给xx地区交通带来了极大破坏，当地桥梁几乎全部受损，其中许多已倒塌。综观全世界，近十年来相继发生了多次重大地震，地震造成的大量桥梁的破坏给了全世界桥梁抗震工作者惨痛的经验教训。二、破坏形式由于桥梁的破坏依赖于地面运动、场地条件、整体外形和桥梁的结构细节所以，在特殊的桥梁中引发的损伤可能有许多形式。尽管复杂，但记录却是清楚的。大部分桥梁的严重损伤主要表现如下：（一）、地表破坏引发结构破坏 地表破坏有地裂、滑坡、塌方、岸坡滑移和砂土液化等现象。 地裂会造成桥梁跨度的缩短、伸长或墩台下沉。在陡峻山区或砂性土和软粘土河岸处，强烈地震引起的塌方、岸坡滑动以及山石滚落，可使桥梁破坏。在浅层的饱和和疏松砂土处，地震作用易引起砂土液化，致使桥梁突然下沉或不均匀下沉，甚至使桥梁倾倒。在坡边土岸或古河道处，地震则往往引起岸坡滑移、开裂和崩坍等现象，造成桥梁破坏。（二）、结构本身受震破坏 桥梁结构本身受震破坏是由于地震使桥梁产生水平和竖直振动，造成桥梁构件的损坏和破坏,甚至使桥梁倒塌。此外,有些桥梁虽然在强度上能够承受地震的振动力，但由于桥梁上部、下部结构联结不牢，整体性差，往往会造成桥梁上部和下部结构间产生过大的相对位移，从而导致桥梁破坏。 其受震破坏主要表现为：1、由于柱的延性（韧性）不够而产生的开裂、倾斜、折断损伤，或在多孔拱桥中的墩身开裂、折断损伤。在钢筋混凝土柱中，延性不够通常是由于钢筋的约束不够而引起的。在钢柱中，不适当的延性通常是由那些引起倒塌发展的局部屈曲引起的。2、桥台处剪切键的损伤。由于剪切键的几何形状，几乎不可能使这些刚性构件具有延性。3、由于支座的长度不当或支座本身的破坏而导致的约束不当，最终导致在桥梁的内铰或简支座上的上部结构落梁或拱桥落拱。斜交或曲线布置，进一步加剧了易损性。对于简支桥来说，在地面失效引起了各跨和其支承之间的相对运动时，最可能出现这些失效。4、拱桥结构中拱圈主要承受压应力，当在墩台、墩身下沉或平移时造成拱圈受拉而损坏。5、复杂结构的异常失效。如有些高架桥中，其异常的易损性是在第一层上方不适当地加强了柱脚。在外伸柱框架中，易损性可能在横梁或梁柱的节点处。需要注意的是承受使用及重力荷载的上部结构是按弹性设计的，若把抗震考虑在设计范围内，它们通常被设计成抗震体系中的一个较强环节。因此，上部机构往往十分地坚固，在地震期间基本上保持着弹性。一般而论，上部结构的损伤，很少是倒塌的主要原因。相反的，损伤通常都集中在支座和桥梁的柱上。交通的基础设施桥梁，在重大灾害发生时，如何避免其结构不遭受重大破坏，以及如何以最快的速度修复受损桥梁，从而把各方面损失减少到最少，成为此次xx地震灾后留给各位桥梁建设部门最关心的问题，因此专家建言：桥梁建设中的抗震是一个不能忽视因素。三、抗震措施（一）、避开不良地质首先要做好桥址选择和调查工作，除了解区域性的地震烈度外，还应考虑局部地区地形、地貌、地质条件对桥梁震害的影响，以便为采取抗震措施提供依据。在发震、断裂地段及其邻近地段，以及可能发生大规模滑坡、崩塌等不良地质地段，建桥选址时应尽量避开。软弱粘土层、可液化土层和地层严重不均一地段，地形陡峭、孤突、岩土松散、破碎的地段,地震时可能塌陷的暗河、溶洞等地段,也应尽可能避开。（二）、桥梁结构本身的减振技术1、构造设计在地震区建桥，桥的构造上应选择形状简单、自重轻、重心低、结构紧凑、整体性好、刚度均匀、抗扭刚度大、各部联结可靠的形式，并加强桥梁上部结构和下部结构的联结部位，以防落梁。地震区桥梁以按等跨布置为好，桥墩应避免承受侧向土压力。桥台宜用T型或U型。墩台设置宜在比较稳定的河床上，墩台基础埋置要加深些，以减少地面波的影响及自由振动的振幅，有利抗震。2、隔震技术隔震就是隔离地震对结构的作用，其基本思想是，将整个结构物或其局部座落在隔震支座上，通过隔震层装置的有效工作，消弱上部结构与基础间的联系，牵制和减少地震波向上部结构的输入，并控制上部结构地震作用效应和隔震部位的变形，改变结构系统的动力特性，避免共振现象的发生，从而减小结构的地震响应，提高桥梁的抗震安全性。根据隔震层隔震装置的不同，基础隔震可分为橡胶垫基础、滑移基础隔震和混合基础隔震等多类。3、消能减振技术消能减振结构是将结构中的某些非承重构件设计成耗能元件，或在结构的某些部位设置专门设计的消能阻尼器来吸收和耗散地震能量，以减小结构振动响应的一种新型耗能结构。其分类有：、消能构件主要有消能支撑、消能阻力墙、消能节点等。、消能阻尼器a、金属阻尼器在地震作用下，金属阻尼器在结构发生塑性变形前首先发生屈服，以耗散大部分地面运动传递给结构的振动能量。b、摩擦阻尼器此种阻尼器在主要结构构件屈服前的预定荷载下产生滑移或变形，依靠摩擦或阻尼耗散地震能量。摩擦阻尼器作为一种耗能装置，因其耗能能力强，荷载幅值与频率对其性能影响不大，且构造简单，取材容易，造价低廉，而具有良好的应用前景。c、粘弹性阻尼器粘弹性阻尼器是通过粘弹性材料的滞回耗能来耗散结构的振动能量，以达到减小结构动力反应的目的。d、粘滞性阻尼器（阻尼墙）粘滞性阻尼器一般由缸体、导杆、活塞、阻尼孔和粘滞流体阻尼材料等组成，活塞在缸体内作往复运动，活塞上有适量小孔成为阻尼孔，缸筒内装满粘滞流体阻尼材料。当活塞与缸筒之间发生相对运动时，由于活塞前后的压力差使体阻尼材料从阻尼孔中通过，从而产生阻尼力，达到耗能的目的。还有一种粘滞性阻尼墙（如下图），其作用机理同粘滞性阻尼器一样，但结构更简单，阻尼效果更好。粘滞性阻尼墙构造简图4、主动、半主动控制技术结构振动主动控制是根据实测的结构动力反应或环境干扰，按主动控制算法获得最优主动控制力，并由外部能源驱动主动控制装置施加在与结构振动方向相反的控制力来实现结构控制的。主动控制装置有：主动质量阻尼器、主动调谐质量阻尼器、主动拉索控制器和主动支撑系统等。对于大型结构的桥梁而言，主动控制需要很大的能量转变为控制力，在工程应用中尚有一定的难度，而半主动控制以参数控制为主，只需要少量的能量调节即可对结构施加控制力。半主动控制装置有：半主动变刚度装置、半主动变阻尼装置、半主动TMD/TLD、变摩擦阻尼装置、可控流体阻尼器等。在桥梁结构中我们应认识到，尽管在主动与半主动控制领域已取得重大发展，但现在仍处在研究和发展阶段，仍需要在实际桥梁结构中的实施和应用。四、结语近百年来国内外许多地震给桥梁带来了巨大的灾害，同时也推动了桥梁抗震的各项研究工作。