大震条件下的桥梁震害浅析

近几年来,世界范围内发生多次强烈地震,不仅造成了重大的人员伤亡,而且损毁了城市的基础设施,特别对桥梁结构造成了严重的损毁破坏,导致了巨大的财产损失。与桥梁结构抗震相关问题的研究工作变得尤为迫切。本文对2007年至今国外典型地震中桥梁震害资料进行了收集和整理,首先统计了桥梁震害的主要形式。然后以日本新澙地震、秘鲁地震和智利地震3个地震实例作以典型震害的具体介绍。最后以震害为依据给出桥梁抗震设防的对策浅析。     

板式橡胶支座桥梁地震位移控制方法

为了克服中国采用板式橡胶支座的中小跨径桥梁易发生梁体移位震害的不足,合理控制梁体地震位移,以一典型板式橡胶支座连续梁桥为研究背景,采用SAP2000有限元程序,考虑板式橡胶支座的滑动效应,建立了桥梁结构空间动力计算模型,进行了非线性时程地震反应分析,研究了地震动特性对梁体地震位移的影响,探讨了板式橡胶支座桥梁存在的问题,提出了将一联梁桥中某中间桥墩的板式橡胶支座改为铅芯橡胶支座的地震位移控制方法.结果表明:该方法能有效控制梁体地震位移,虽在一定程度上增大了设置铅芯橡胶支座桥墩的地震反应,但与可能的落梁震害相比,桥墩发生有限损伤是可接受的.     

桥梁双柱式排架墩抗震性能研究进展述评

桥梁双柱墩在国内外中小跨径公路桥梁和城市高架桥中应用非常广泛,但在历次破坏性地震中震害普遍严重。为了揭示桥梁双柱墩在地震作用下的破坏机理,发展具有可恢复功能的防震桥梁双柱墩,实现从双柱墩结构到桥梁工程、再到交通线路乃至整个交通网络的全寿命周期抗震性能设计,对桥梁双柱墩抗震问题的研究进展进行评述。首先总结汶川大地震和国外重大地震中钢筋混凝土桥梁双柱墩的震害情况并分析其特征,主要破坏形式有墩柱的弯曲破坏、弯剪破坏、剪切破坏,间系梁的纵向开裂及其与墩柱节点的断裂,盖梁梁体的斜裂缝、冲切开裂及其垫石和挡块的剪裂、剪断、撞碎等。再从抗震性能试验、非线性力学行为及数值模拟、间系梁减震耗能、损伤控制与可恢复功能结构体系、ABC双柱墩及其在强震区的应用问题、抗震加固方法和抗震设计理论等方面对桥梁双柱墩相关的抗震问题研究进展进行系统梳理与评述,进而指出桥梁双柱墩应用与研究中存在的问题。在此基础上,结合当前地震工程领域的主要发展趋势和前沿热点问题,如子结构混合模拟试验、可恢复功能结构和交通系统、多次多灾种耦合作用、全寿命设计、大数据和人工智能等,对双柱墩结构及其桥梁体系未来的研究方向进行展望。     

公路基震害特征及震后工作状态的安全评估

为了深入研究公路路基震害特征及震后路基工作状态的安全评估,根据汶川地震灾区的大量路基震害调查、检测与抢通保通的成果,概括介绍了汶川地震路基的损毁情况；归纳总结了公路路基结构的典型震害表现形式及特征；探讨了路基及其支挡结构的震害影响因素.研究结果表明:路基结构震害主要表现为路基沉陷、扭曲变形、开裂、滑移、路面隆起以及地震...     

大跨度连续刚构桥梁的地震响应分析

高等级公路采用了许多大跨度连续刚构跨越河谷和深沟,汶川地震的桥梁震害启示,给桥梁抗震设计提出新的要求.采用时程反应分析法和振型分解反应谱法对主跨210 m的连续刚构进行了抗震分析.分别计算了地震激励作用下纵桥方向和横桥方向的结构响应,为连续刚构桥梁抗震设计提供有益参考.     

山区高墩桥梁抗震概念设计探讨

通过对国内外特大地震中桥梁震害的调查研究,总结地震区高墩桥梁震害的主要形式。针对高墩桥梁的地震破坏形式,对高墩桥梁的抗震概念设计进行探讨研究,同时提出必要的抗震构造措施,为高墩桥梁的抗震设计提供有益的参考。     

桥梁结构抗震分析的一点浅见

通过对桥梁地震震害的感性认识、地震震害的原因及启示、地震力理论和抗震设计方法介绍,以及对"08细则"中部分问题的理解,对桥梁抗震进行了分析探讨,有关经验可供相关专业人员参考。     

公路桥梁震害分析及对策

地震会造成大量桥梁结构的破损,严重影响道路运输的正常运营。采取何种措施降低桥梁震害已成为桥梁工程的热点问题。从桥梁震害破坏形态上将桥梁震害的破坏分为上部结构破坏和下部结构破坏,重点分析了梁体偏移和落梁、支座破坏、伸缩缝和挡块破坏、墩台和基础破坏的现象及成因。结合调查分析,在桥位选择、抗震设计理念以及结构和构造等方面给出桥梁抗震的对策和建议,为桥梁设计、施工提供借鉴和参考。     

汶川桥梁震害分析与抗震设计对策

通过对汶川地震区213国道上桥梁震害的调查,结合震区梁式桥的结构特点,通过分析表明:震区梁式桥主要震害特征是由于梁底与板式橡胶支座顶产生相对滑动,梁体发生较大位移,从而引起落梁、支座悬空、挡块和伸缩缝破坏,但梁底与支座间滑动,实际上起到了隔震作用,国道213线从都江堰到映秀的梁式桥,除百花大桥外,桥梁墩柱和基础本身都没有出现严重破坏的情况.针对震害现象,提出了相关抗震设计对策.     

跨断层地表破裂带桥梁震害研究及抗震概念设计

针对跨断层地表断裂带桥梁工程抗震设计及防御对策中存在的问题,整理、分析了国内外历次地震中跨越断层地表断裂带桥梁的震害资料,得出了发震断层类型、桥梁结构形式(上部结构、支座和下部结构)、平面线形等对桥梁结构损坏程度的影响规律,并指出在设计之初未对可能出现的断层地表破裂予以考虑或考虑不充分是地震中桥梁严重损毁的重要原因.在此基础上,提出了包括设防思路、结构形式、抗震措施等方面的跨断层地表破裂带桥梁抗震概念设计.     

简支体系桥梁的震害及抗震设计对策

通过对近年来国内外几次大地震中简支桥梁震害的调查,对简支桥梁震害进行分类并分析原因,对比中外桥梁抗震规范,阐述中国现行桥梁抗震规范的不足,介绍采用减隔震技术的简支体系桥梁在震害中的表现,对地震区简支桥梁抗震设计提出建议.     

桥梁抗震挡块拟静力试验研究

通过5个桥梁横向挡块在低周反复荷载下的试验,研究不同箍筋形式、不同厚度和不同撞击高度的桥梁横向挡块的抗震性能。结果表明,采用非封闭箍筋挡块时,其延性能力明显差于采用封闭箍筋挡块;采用封闭箍筋挡块时,其挡块破坏主要表现为弯剪破坏模式,且其承载能力随着厚度的增加而增加。根据挡块的破坏机理,提出挡块抗震能力计算公式。     

桥梁典型减隔震装置性能对比研究

减隔震支座的选择是减隔震设计的关键环节,然而目前研究多针对单一类型减隔震支座而没有对不同类型减隔震支座的适用性进行比较。通过对比几种桥梁典型减隔震支座的减震原理和关键力学性能,提出桥梁典型减隔震支座的适用范围。结合某一工程实例对两种典型减隔震支座的减震效果进行对比。分析结果表明,采用减隔震支座会大大降低传到结构上的地震力,但同时引起较大的震后位移。结论表明结构减隔震设计应合理选择减隔震支座,优化其力学参数,改善结构的自振周期,平衡地震力与地震位移的关系,最终实现结构的抗震设防目标。     

跨断层地震动及其对桥梁结构影响研究进展

与常规地震动激励的情况相比，跨断层地震动作用下桥梁结构具有更复杂的动力响应、更大的地震需求以及更严重的地震损伤。伴随着川藏铁路等超级基础工程的开工建设，越来越多的桥梁具有跨越潜在断层的风险，相关研究亟待开展。从跨断层桥梁震害出发，首先阐述了近/跨断层地震动的基本特性并介绍了相关模拟方法，然后综述了跨断层桥梁抗震分析理论、数值模拟和模型试验等研究的相关进展，进而归纳了考虑跨断层地震动作用的应对策略。结果表明：现有的跨断层地震动模拟方法合理可行，但存在一定的应用条件和改进空间；跨断层桥梁研究对象大多为中小跨径梁桥，其地震响应和损伤破坏模式受断层类型、跨越位置、跨越角度、永久位移等多因素影响；针对跨断层桥梁的减隔震和防落梁限位措施等技术得到初步发展。最后展望了未来跨断层桥梁抗震研究的发展方向，主要包括：发展更为精确、高效的跨断层地震动模拟技术；开展大跨径桥梁的跨断层振动台台阵试验及倒塌数值模拟研究；突破跨断层桥梁振动台台阵试验技术瓶颈；明确跨断层地震动参数对不同类型桥梁结构地震损伤机理的影响规律；进一步发展相应的减隔震技术、防落梁措施以及韧性防控技术，并进行试验验证等。     

汶川地震桥梁震害经验及抗震研究若干新进展

2008年5月12日我国四川省汶川县发生8.0级大地震,造成大量公路桥梁破坏,并为桥梁抗震研究留下了众多资料.总结了汶川地震桥梁震害经验,认为宜重视桥梁近断层地震动响应及防落梁措施、小半径曲线梁桥地震防倒塌设计、桥梁延性抗震设计及细部配筋和深水高桥墩地震损伤及控制等抗震问题.综述了课题组近些年对桥梁抗震研究的若干新进展...     

公路大跨度桥梁建设期抗震设防标准研究

针对桥梁结构建设期间的抗震性能存在较大风险、国内公路桥梁在建设期一般没有考虑地震作用影响的问题,基于现行桥梁抗震设计规范重要性系数的概念,根据设计基准期、烈度、超越概率及地震重现期关系,研究了公路大跨度桥梁建设期的设防标准和抗震重要性系数,通过数值模拟,采用所推荐标准与抗震重要性系数评估了西部高烈度区一座T形刚构桥在建设期的抗震性能,并与成桥状态桥梁抗震性能比较。结果表明:大跨度桥梁建设过程中地震响应规律与成桥状态不同,对于桥梁建设期抗震,建议建设期在5年内的桥梁采用5年设计基准期超越概率10%的地震动,建设期超过5年的桥梁采用桥梁抗震设防类别E1地震作用;要求建设期桥梁在地震作用下处于弹性状态。     

日本铁路桥梁抗震设计中延性率的评价方法

在结构延性抗震设计中,构件以及结构的延性能力计算结果是影响结构抗震性能评价的重要参数。铁路高架桥梁多采用单层或多层刚架,多次超静定结构的破坏形式十分复杂,合理评价它的变形能力是桥梁抗震设计所面临的重要课题。根据作者过去在这一方面的设计经历,介绍了日本现行铁路高架桥设计采用的构件延性率计算方法,以供桥梁抗震设计参考。     

基于可更换构件的可恢复功能桥梁防震结构研究综述

基于大震不倒,且震后无需修复或者稍加修复就能恢复正常使用功能理念的可恢复功能桥梁防震结构是桥梁地震工程研究的热点之一。设置可更换构件是实现桥梁结构可恢复功能的一种有效途径,附加可更换构件可恢复功能桥梁防震结构是指：在结构适当部位设置减震装置作为可更换构件,通过牺牲可更换构件从而保护主体结构免受损伤或大幅减小损伤,震后通过更换损坏构件以恢复结构正常使用功能。对附加可更换构件的可恢复功能桥梁防震结构的研究进行了系统的梳理和总结。首先介绍了附加可更换构件的可恢复功能桥梁防震结构的设计理念;然后总结了目前国内外可更换构件的类型、附加可更换构件桥梁结构的抗震性能及其抗震设计方法的研究现状;并通过实际工程应用案例说明了附加可更换构件的可恢复功能桥梁防震结构的工程实践价值;最后探讨了附加可更换构件的可恢复功能桥梁防震结构的发展趋势。现有研究表明,附加可更换构件桥梁结构的功能可恢复性已得到了工程界的认可,但仍然需要在新材料、新构造形式的开发,系统性的试验研究以及抗震性能优化设计等方面开展深入研究。     

边坡岩石块体动力响应及锚固抗震效应研究

为研究路堑岩质边坡的抗震设防问题,在对汶川地震震区公路沿线岩质边坡进行震害调查的基础上,以川藏公路沿线某处典型岩坡为例,结合块体理论分析和动力数值计算,对边坡岩石块体的地震动反应特性及块体锚固效应进行研究。结果表明:节理会造成加速度的显著放大,未锚固的楔形块体加速度放大系数比完好岩体大3倍;锚固后,加速度放大系数比锚固前减小了30%。频谱分析表明,节理面降低了岩体的整体性,提高了地震动放大的幅值,扩大了加速度放大的频率范围,并使自振频率接近地震波的主频,从而增强了块体的地震动反应强度;锚固使节理岩体的自振频率远离地震波的主频,降低了节理面附近岩体响应加速度的幅值,从而提高了岩体的抗震能力。