桥梁工程中桥梁抗震设计

桥梁工程中桥梁抗震设计摘要：临沂地处郯庐断裂带，桥梁的抗震设计尤为重要，结合临沂境内桥梁的抗震设计，确保桥梁在使用过程中的安全性与可靠性，对桥梁抗震设计进行探析。关键词：桥梁工程；抗震设计；要点临沐县沐河大桥，上部结构采用3X40+3X40+3X40+3X40+2X40m预应力钢筋混凝土简支箱梁，桥面连续，3孔一联，下部采用柱式桥墩，钻孔灌注桩基础。项目区域处于多种大地构造单元的复合部位，各种应力复杂集中，在漫长的地质年代里，经历过数次构造变动，形成各种不同类型的构造单元，隆起、凹陷、褶皱、断裂彼此交织复合。依据构造地质观点，按其构造形迹、性质、空间展布及其组合关系，项目所在区域位于沂沐河冲积平原，分布于黄泛平原和低山丘陵、岗地之间，由黄河泥沙和沂沐河冲积物填积原来的湖荡形成，地势低平，长期以来，地壳较为稳定或略有上升，地面以剥蚀作用为主，形成广阔、平坦和向东南微微倾斜的山麓面，加之流水侵蚀破坏而支离破碎，形成波状起伏高差不大的丘岗和洼地。根据《地震烈度区划图》，场区抗震设防烈度为8度，设计地震分组为第二组，设计基本地震动峰值加速度为0.20g，桥位区为II类场地土，特征周期为0.45s，场区内无饱和砂土。该桥采用延性抗震设计，并引入能力保护原则。确保结构在E2地震作用下具有足够的延性变形能力，并有适当的安全储备，通过能力保护设计，确保塑性铰只在选定的位置出现，并且不出现剪切破坏。延性构件和能力保护构件之间形成强度梯度，确保能力保护构件不早于延性构件失效。桥梁抗震设防类别按B类桥梁，桥梁抗震设防目标为在E1地震作用下震后可正常使用，结构总体反应在弹性范围，基本无损伤，结构的强度和刚度基本保持不变；在E2地震作用下震后桥梁经临时加固后可供维持应急交通使用，E2地震作用的损伤状态为不致倒塌的结构损伤，结构强度不能出现大幅度降低。该桥的桥梁抗震措施等级为四级，桥梁的抗震重要性系数E1地震作用下取0.43,E2地震作用下取1.3。桥梁抗震设计方法选用1类设计方法，即进行E1和E2地震作用下的分析和抗震验算，并满足相关构造和抗震措施要求。该桥桥墩采用双柱墩，地震作用下，桥梁的弹塑性变形、耗能部位位于桥墩，潜在塑性铰区顺桥向位于柱底，横桥向位于柱顶和柱底。一、抗震验算主要从以下几方面主振型经计算，顺桥向和横桥向的振型参与质量在10阶以后均能达到90%以上。E1地震作用下墩柱强度验算经验算，E1地震作用下，墩柱正截面强度及抗剪强度均满足规范要求，且安全系数均不小于1.8，满足规范E1地震作用的要求。E2地震作用下桥墩的弹塑性判断首先进行E2地震作用下桥墩是否进入塑性阶段判断，采用E2反应谱计算柱顶和柱底的弯矩，对柱顶和柱底截面进行恒载轴力下的弯矩曲率分析，得到塑性铰区域截面的等效屈服弯矩，经计算，桥墩均已屈服，接下来进行屈服桥墩墩顶位移的验算。E2地震作用下桥墩墩顶位移验算由于两桥墩均已屈服，需对屈服桥墩截面的刚度进行折减，采用恒载轴力下的弯矩曲率分析得到等效屈服弯矩和曲率，两者的比值为屈服刚度，该刚度与原截面刚度的比值作为折减系数。横桥向墩顶容许位移采用Pushover迭代求解，经验算，墩顶位移均满足要求。能力保护构件验算盖梁的强度、桩基承载力及强度、墩柱塑性铰区抗剪均按能力保护原则计算。为了使桥梁的延性构件充分发挥变形能力和耗能能力，防止结构出现脆性破坏，盖梁、墩柱抗剪采用能力保护原则，由于桩基深埋地下，属于隐蔽工程，难以发现破坏情况，因此也按能力保护原则设计。二、抗震设计要点特殊桥梁的规模较大，结构复杂，设计因素多，抗震设计不仅要满足抗震设计规范，还要根据桥梁自身特点，进行专门研究和设计。合理选择桥址桥梁地址的选择十分关键。抗震有利地段一般是指建设场地及其邻近无晚近期活动性断裂，地质构造相对稳定，同时地基为比较完整的岩体、坚硬土或开阔平坦密实的中硬土等地段。抗震不利地段为软弱黏性土层、液化土层和地层严重不均匀的地段。在地震不利地段布设桥位时，对地基采取抗震加固。在软弱黏性土层、液化土层和严重不均匀地层上，不宜修建大跨径超静定桥梁和其他对地基不均匀变形敏感的桥梁。桥梁结构上的对称桥梁设计尽量采用对称的结构形式，上、下部结构之间的连接构造应尽量均匀对称。在抗震期间对称性结构的优势比较明显，在对地震问题进行应对时效果良好。良好的抗震结构体系能使各部分结构合理地分担地震力，各部分结构都能充分发挥自身的抗震能力，对保证桥梁结构的整体抗震性能有利。比如，桥墩的高度差距较大，当发生地震时低桥墩受到高桥墩的影响较大。因此，在抗震设计期间，需要对结构的对称性进行考虑，合理控制一联内两桥墩的抗推刚度比，合理控制多联梁式桥相邻联的基本周期比。注重设置上、下部结构之间的连接构造均匀对称地设置上、下部结构的连接构造可以使各下部结构均匀地分担地震力，有利于提高桥梁结构的整体抗震性能。桥梁的整体性对结构作用的发挥具有重要意义。在地震发生时结构需要有足够的承载力来承受冲击力，避免发生被震落的情况。因此，在提升桥梁整体性的过程中，需要利用多种渠道来提升整体性，并且要做好减振工作，确保桥梁的稳定性。结束语自20世纪90年代以来，我国桥梁建设发展非常快，桥梁工程作为提升社会经济发展能力的关键因素，在人们出行、物资运输等方面发挥着重要作用，其工程结构的稳定性直接关乎人们的生命安全。为此，以桥梁安全为视角，综合开展减隔震设计，维护桥梁工程整体结构安全较为关键。抗震技术与减隔震技术有助于延长桥梁工程的使用周期，减轻桥梁的地震破坏，更好地发挥交通网在抗震救灾中作用，有益于民生安全、经济发展。参考文献公路桥梁抗震设计规范JTG/T2231-01-2020,中华人民共和国交通运输部2020.6石岩，李军，秦洪果，等.减隔震桥梁设计方法及抗震性能研究综述[J].