从汶川地震桥梁震害看现行国内外桥梁的抗震设计方法(一)——抗震设防标准与地震计算

地震区的桥梁结构要进行抗震设计,所以地震发生后桥梁的破坏情况与抗震标准有密切的关系。为了解国外一些先进国家桥梁抗震设计规范的设防标准和设计方法,结合汶川地震桥梁的破坏情况,对我国、日本、美国、欧洲、新西兰等抗震规范的抗震设防标准、抗震等级和抗震计算方法进行了分析。所有国家的标准或规范都采用多个水准的抗震设计方法和多个抗震等级。对于不同抗震等级的桥梁,各国抗震考虑的方法是不同的,我国规范和美国规范采用不同的重要性系数同时考虑延性的影响,欧洲规范、新西兰规范只考虑重要性不考虑延性的影响,日本规范只考虑延性;在地震计算方法,各国采用的反应谱的形状相似,在考虑场地类别、强度折减及近场效应方面有所不同。     

汶川地震后对我国结构工程抗震的几点思考

通过前两位作者前后两次赴汶川地震灾区进行考察调研,获取了震害的第一手资料。首先阐述了汶川地震的特点,分析了结构工程特别是桥梁工程震害产生的原因;研究了桥型与抗震性能的关系,提出在不同场地和不同条件下应采用不同的桥型、高烈度地震区的适宜桥跨结构型式应进行深入研究;探讨了桥梁结构的抗震设防标准问题,建议对重要性公路桥梁,采用中震不坏的设计原则;讨论了概念设计与抗震构造措施对桥梁抗震的重要性;提出应重视减隔震耗能技术在桥梁工程中的应用;根据国外的经验,建议对桥梁结构的抗震评价与加固技术进行深入的探讨和研究;探讨了我国在灾害的应急决策机制、防灾减灾政策和技术研究等方面存在的问题;最后,针对目前我国结构抗震中存在的问题,提出了相应的建议。     

苏拉马都跨海大桥主桥抗震性能研究

苏拉马都跨海大桥由于桥址处抗震设防烈度较高,又是跨越马都拉海峡的特大型桥梁,其抗震性能尤为重要。采用两水平的抗震设计方法,从地震输入、地震反应谱分析、阻尼器参数的选取、非线性时程分析、结构的抗震性能验算等方面对苏拉马都跨海大桥的抗震性能进行了研究,结果表明,在2 500年重现期的地震作用下,该桥的主塔以及各基础的抗震性能均满足抗震设防要求。     

关于惠州市桥梁抗震设计的探讨

桥梁作为现代交通重要运输通道,对于抵抗地震作用的要求很高。首先对桥梁在地震作用下的主要破坏形式及桥梁抗震设计进行了总结,然后以惠州市为代表,论述了低烈度地区桥梁抗震设计的基本思路和方法,有关经验可供相关专业人员参考。     

厦漳跨海大桥北汊主桥抗震性能研究

厦漳跨海大桥北汊主桥是主跨780 m的连续钢箱梁双塔斜拉桥,场地地震基本烈度高达Ⅶ度,其抗震设计非常复杂,且无规范可循,为此开展专门研究.以JTG/T B02-01-2008《公路桥梁抗震设计细则》为指导,从抗震设防标准、地震动输入、动力有限元建模、抗震性能评价、抗震构造措施检查等方面,对厦漳跨海大桥北汊主桥抗震性能研究进行介绍,为类似桥梁抗震设计提供参考.     

公路桥梁连梁装置研究

连梁装置是在超出预期强度的大地震发生时,防止落梁发生的最终安全装置.结合我国公路桥梁设计和地震区划分布的特点,提出适合我国抗震设计思想的连梁装置设计方法.首先根据连梁装置的设计目的和我国新的公路桥梁抗震设计规范思想,引入桥梁重要性分类、地震动参数和桥梁地震荷载重要性系数等.根据地震荷载的冲击特性.考虑矩形脉冲的反应谱特性,最大动力放大系数取为2.0,提出了连梁装置的设计方法和设计荷栽系数.最后对连梁装置的构造和设计过程进行了介绍.该设计思想和方法适合我国地震分布差异较大的特点,与我国现行公路桥梁抗震设计规范的思想一致.     

高烈度地震山区桥梁抗震设计研究

以高烈度地震山区桥梁--栗子树特大桥为研究对象,从桥型方案设计和桥墩构造选型2个方面进行了桥梁抗震概念设计;运用SAP2000有限元程序,建立了桥梁的空间有限元模型,分别进行动力特性和反应谱分析,并建立非线性模型进行非线性时程分析;确定了各桥墩钢筋配筋率,选取了合理的减、隔震措施,提出了对高烈度山区桥梁抗震设计的建议.     

金沙江大桥抗震设计研究

金沙江大桥主桥为156．50m 324．00m 156．50m的三跨连续预应力混凝土斜拉桥，采用双塔双索面全飘浮体系。由于桥位处抗震设防烈度较高，又是跨越金沙江的特大型桥梁，其抗震性能尤为重要。本文结合金沙江大桥的抗震设计，从地震输入、地震响应计算、抗震措施等方面研究斜拉桥的抗震性能。     

苏拉马都大桥引桥抗震分析

苏拉马都大桥是印度尼西哑的一座特大型桥梁,其引桥为预应力混凝土连续箱梁结构,通过V形墩与主桥相连.由于桥址处抗震设防烈度较高,又是跨越马都拉海峡的特大型桥梁,其抗震性能尤为重要.采用两水平的抗震设计方法,从地震输入、地震反应谱分析、非线性时程分析、结构的抗震性能验算等方面对苏拉马都大桥引桥的抗震性能进行分析,结果表明,...     

不同设计基准期下地震动峰值加速度取值分析

为了得到大跨度桥梁抗震设计中采用高于抗震规范设计基准期时的地震动参数,通过烈度建立设计基准期与地震动峰值加速度之间的联系,运用经验公式分析了不同设计基准期下地震动对峰值加速度的表现规律,并与现有抗震设计规范就设计基准期为50年概率水平下的取值做了对比分析,通过实桥的地震安全性评价数据验证了该方法在设计基准期为100年概率水平下计算结果的可靠性.     

公路桥梁地震设计状况荷载组合分项系数研究

为了在保障桥梁目标可靠度指标的前提下,确定最优的地震设计状况荷载组合分项系数,使桥梁结构以最为经济的抗力方式抵御外加荷载,从而对现行的桥梁设计规范地震设计状况进行优化,为今后公路桥梁地震设计状况荷载组合计算提供理论依据和指导意见,以2座连续刚构桥为依托工程,建立空间动力有限元模型,采用Monte-Carlo法并基于动态称重（WIM）系统模拟随机车流,进行了数条地震波增量动力分析（IDA）;采用Ferry Borges荷载组合理论求解地震设计状况组合效应分布,依据直接积分法求解桥梁结构的失效概率,从而确定荷载效应分项系数与可靠度指标影响面关系。研究结果表明：荷载效应分项系数的取值与目标可靠度指标的选取息息相关,忽略汽车荷载的地震设计状况风险分析,将严重低估桥梁结构的实际失效概率。为指导高烈度区连续刚构桥的地震设计状况设计,对于E2工况下的地震动输入,地震作用重要性系数λ₁取1.0,桥梁结构跨径对汽车荷载效应分项系数取值产生较大的影响,故选取β_s=3.1~3.4作为Ⅷ度区连续刚构桥地震设计状况设计时目标可靠度指标建议值,汽车荷载分项系数Ψ_Q的建议取值为0.76;地震基本烈度对汽车荷载分项系数存在一定的影响,在同样的目标可靠度指标建议值下,对于Ⅶ度区地震设计状况,汽车荷载分项系数Ψ_Q的建议取值为0.652。     

悬索桥主缆成桥线形的迭代算法

大跨度悬索桥主缆成桥线形是进行结构分析、计算和指导施工的关键控制因素,采用有限位移理论可较全面地考虑大位移引起的悬索桥几何非线性.利用通用有限元程序,建立全桥平面有限元模型,实现了悬索桥施工过程的模拟计算,并且使用悬索桥施工理想初态及成桥状态的迭代算法来确定主缆成桥线形.结果表明,悬索桥主缆的线形是介于抛物线与悬链线之间的索多边形.     

地震高烈度区高架桥结构选型及受力特点分析

我国地震灾害频发,城市高架桥梁作为交通生命线,抗震安全性尤为重要。目前我国城市高架桥梁普遍采用预制小箱梁和预应力混凝土大箱梁,从抗震分析角度考虑,根据两种结构型式抗震受力特点的不同,以及构造设计不同等方面,对两种结构进行比较,为地震高烈度区城市高架桥梁选型提供借鉴。     

新型大跨连续钢桁组合梁桥施工监控关键技术

大跨度连续钢桁架-混凝土组合梁桥在公路桥梁上应用的实例极少,且有关大跨组合结构桥梁施工监控及相关问题的研究还处在探索阶段.依托某连续桁架组合梁桥工程,采用了新颖的抗拔不抗剪剪力键,并对传统的混凝土桥面板浇筑顺序进行了调整,极大地提高了负弯矩混凝土的抗裂性能.桥梁施工阶段的拆架跨中位移量、跨中混凝土预压应力、桥面板与钢梁滑移量是本桥监测的重点内容,为实现成桥状态设计目标,精确而有效的施工监控至关重要.将监测结果与有限元分析软件理论数据进行对比,分析判断桥梁施工过程中的安全性,确保全桥施工的顺利进行.     

长联大跨连续梁桥结构计算与参数敏感性分析

对一座长联大跨连续梁桥进行数值模拟分析,利用通用有限元软件Midas Civil建立有限元模型,对长联大跨连续梁结构在施工过程中的关键阶段进行应力和位移分析,并得出重要结论.同时对影响桥梁受力状态的各参数进行敏感性分析,并指出预应力、弹性模量、容重是影响桥梁状态的主要参数,而混凝土徐变是不可忽视的重要参数.分析方法和部分结论对同类桥梁的设计和施工具有一定的指导意义.     

公路桥梁抗震设计的设防标准研究

对国内外的桥梁抗震规范进行比较,通过对抗震桥梁使用功能分类、抗震桥梁重要性等因素进行分析,从桥梁结构抗震设防的合理安全度的原则(经济性与安全性合理平衡的原则)出发,提出了公路桥梁抗震设防标准(抗震设计类别),该标准为公路桥梁的抗震设计提供了较合理的设防依据,对公路桥梁抗震设计规范的修订有重要的指导意义。     

大跨度结合梁斜拉桥抗风稳定分析

位于山区的大跨度斜拉桥,因峡谷风效应抗风稳定是桥梁分析的重点内容之一。以主跨360m的河口大桥为例,进行了该桥的动力特性分析及抗风稳定分析。分析结果表明,最大悬臂施工状态和成桥状态结构均满足抗风稳定要求,说明该结构体系抗风性能良好,其分析成果为同类大桥设计提供理论参考。     

不同地震激励下大跨度斜拉桥的地震反应分析

考虑地震波的行波效应、部分相干效应和局部场地效应,建立了不同机制的地震激励下大跨度斜拉桥地震反应的分析方法并以正在建设的主跨1 018 m的香港某大跨度斜拉桥为例,数值仿真了大跨度斜拉桥在确定性地震波一致激励、行波激励以及随机地震动场多点激励下的地震反应。结果表明:与确定性地震波一致激励相比,在确定性地震波行波激励以及考虑空间变化的随机地震动场激励下,斜拉桥的纵向位移反应明显减小,而其主跨跨中竖向位移反应明显增大。由此得出结论:对于大跨度斜拉桥,一致地震激励不能控制其抗震设计,应考虑行波激励和随机地震动场多点激励对其地震响应的影响。     

现代公路钢桥典型细节疲劳问题分析

疲劳是导致钢桥使用寿命缩短的主要因素之一,在设计、制造、架设及后期维护中需特别注意钢桥构造细节的疲劳问题.在对疲劳荷载谱、疲劳损伤累积理论和焊接钢桥疲劳薄弱部位等分析的基础上,总结了焊接钢桥疲劳分析中需注意的一些问题.结合近些年来我国大跨径公路钢桥的建造情况,根据对部分关键构造细节所进行的疲劳试验结果,分析了几种新型结构型式和制造工艺中所存在的疲劳问题.最后总结了防止钢桥疲劳破坏的方法,指出了目前我国钢桥疲劳研究中存在的一些问题.这对有效防止钢桥疲劳破坏事故的发生,提高我国钢桥的设计和制造水平具有重要的意义.