公路橋梁抗震設計精選(九篇)

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第1篇：公路橋梁抗震設計范文

【關鍵詞】公路橋梁； 施工管理

1橋梁的主要震害形式

橋梁的震害有多種形式，根據破壞的部位不同，主要可分為上部結構震害、附屬工程震害、墩柱震害、基礎震害四種：一是上部結構震害。橋梁上部結構震害按照產生的原因不同，可以分為結構震害和位移震害。其中較常見的是位移震害，橋梁位移震害主要表現為上部結構的縱向位移、橫向位移以及扭轉，一般來說，設置伸縮縫的地方比較容易發生位移震害；二是附屬工程震害。在地震力的作用下，主梁與下部墩柱、橋臺連接部較為薄弱，若附屬工程沒有足夠的限位能力將出現震害，其主要表現為支座脫離主梁、擋塊碰撞破壞、伸縮縫拉斷、臺胸墻剪斷等震害；三是墩柱震害。墩柱的震害主要表現出兩種特征：即塑性鉸破壞和剪切破壞，柔橋墩柱在地震力作用下，墩柱底部、頂部和墩柱與系梁連接處容易出現塑性鉸，塑性鉸混凝土在反復地震作用下剝落、破碎，失去承載能力，而剛性墩在地震作用下，變形能力小，主要以強度抵抗地震力，當地震力超越其承載強度時，出現剪切破壞；四是基礎震害。基礎的破壞與地基的破壞緊密相關，地基破壞一般都會導致基礎的破壞，地基破壞主要是指地震作用下因砂土液化、不均勻沉降及穩定性不夠等因素導致的地層水平滑移、下沉、斷裂，基礎的震害則主要表現為移位、傾斜、下沉、折斷和塑性鉸破壞。

2公路橋梁抗震設防目標

公路工程對政治、經濟、國防和抗震救災具有特別重要的意義，在地震時一旦發生破壞，就將造成交通中斷，后果非常嚴重，所以在進行公路工程抗震設計時，應根據不同等級公路的重要性程度，要考慮重要性系數來計算水平地震作用，其與建筑結構抗震設計采用的“三水準兩階段”的抗震設計方法有所不同，目前我國橋梁抗震仍采用一次設計法，僅進行基本烈度下的抗震驗算，只進行設計地震力作用下的強度驗算，沒有考慮橋梁結構的“變形能力”和“耗能能力”，這就導致鋼筋混凝土墩桂在強烈地震作用下，往往會因設計彎曲延性不足或塑性鉸區設計抗剪強度不足而發生彎剪破壞或剪切破壞，因此，單一的強度設防原則是目前我國公路橋粱抗震設計中存在的主要問題，國際上公認的多級抗震設防原則是“小震不壞，中震可修，大震不倒”，我們建議公路橋梁的抗震設計宜采用三階段三水準設防，對于第一階段設計：對于小震，宜采用眾值裂度的地震動參數，計算出結構在彈性狀態下的地震作用效應，使結構在小震作用下不發生彈性破壞，并進行結構強度和穩定性驗算，滿足第一設防裂度對結構強度、變形和穩定性的要求，實現小震不壞；對于第二階段設計：對于中震，宜采用第二水準裂度的地震動參數，考慮剛度退化，計算截面開裂、屈服及破壞時的荷載位移關系，并同地震荷載效應比較，要求有一定的安全度，從而滿足第二級設防要求，實現中震可修；對于第三階段設計：對于大震，宜采用第三水準裂度的地震動參數計算地震荷載效應，并同截面的破壞荷載比較，要求有一定的安全度，并考慮結構的倒塌機制，以保證整體穩定可靠度，從而實現大震不倒，上述三階段設計原則實際上就規定了結構在三級地震水平下相應的反應，即在多遇地震作用下，結構總體處于彈性反應范圍，結構構件沒有損壞，在設防烈度的地震作用下，結構可能出現一定的塑性變形，但最大變形值應限定在遠低于結構的容許變形以內，在罕遇地震作用下，結構將經歷較大的彈塑性變形循環，最大變形可能達到結構的容許變形值，但始終不超過容許變形值，這就最終實現了“小震不壞，中震可修，大震不倒”的抗震設防原則。

3公路橋梁抗震設防措施

一是地段的選擇。路橋梁項目的工程設計者在設計之初，應該對建筑地段進行合理化選擇，掌握當地的地質資料和以前的地震活動情況，要避開不宜建筑地段，并采取適當的防護措施；二是設計合理的結構方案。在一般情況下，設計者在確定路線和控制點時，都應避開烈度高，震害破壞性大的地段，并合理利用當地地勢地形，采用合適的設計方案，在確保橋梁防震水平的用時減少對自然平衡條件的破壞；三是要分析橋梁系統中抗震的強弱部分。通過對多年來的震害資料進行查閱，我們發現橋梁下部結構崩塌比較嚴重，橋梁上部結構抗震能力相對較好，震害主要會使橋梁上部結構中橋梁端撞損、梁片分離，不會影響橋梁的主要功能，震后修復也相對容易；四是橋梁延性抗震設計。延性抗震設計主要是利用結構、構件自身的延性耗能能力來抵抗地震的破壞作用，在設計時是通過增加結構、構件延性來實現，對結構允許出現塑性鉸的部分進行專門的延性設計，如梁體與墩、臺的連接處增加隔震支座，有效地減小墩、臺所受的水平地震力；利用橋墩延性抗震，采用隔震支座和阻尼器相結合的系統達到減震的目的，采用減震新結構-型鋼混凝土結構等，也大大了減小結構在地震中的反應，提高了橋梁的安全性能；五是防止橋梁落架設計措施。公路橋梁設計上要考慮主梁支承長度和主梁限位裝置，在主梁支承長度上要將取值放大一些，在縱向上要設置縱向防落梁構造，但限位裝置不得防礙縱向防落梁構造的作用發揮，且在強震區橋梁上結構要采用重量輕的鋼結構連續體系，增加整體性，降低自重，減小地震慣性作用；六是橋梁結點抗震設計措施。橋梁結點區域一旦受損將難以修復，城市高架橋墩柱的結點、橋墩與蓋梁的結點、橋墩與基礎的結點等，是保證橋梁整體工作的重要構件，所以在橋梁抗震設計中，除了要保證墩、梁有足夠的承載力和延性外， 還要保證橋梁結點有足夠的承載力， 避免結點過早破壞，因此，要加強結點的抗震加固；七是橋梁抗震新方法。就是用建筑工程中常用的隔震方法在公路橋梁結構抗震設計上，安裝隔震裝置、耗能裝置和吸震裝置來達到防震、抗震目的，以隔震、減震和制震技術為特點的結構控制設計理論與實踐彌補上了傳統抗震設計的不足，將消極抗震變為積極抗震，為公路橋梁防震、抗震設計注入了新的活力；八是對于地震區的橋型選擇，宜按下列幾個原則進行：要盡量減輕結構的自重和降低其重心，以減小結構物的地震作用和內力，提高穩定性，力求使結構物的質量中心與剛度中心重合，以減小在地震中因扭轉引起的附加地震力，應協調結構物的長度和高度，以減少各部分不同性質的振動所造成的危害作用，適當降低結構剛度，使用延性材料提高其變形能力，從而減少地震作用，要加強地基的調整和處理，以減小地基變形和防止地基失效。

結束語：

綜上所述，雖然目前地震還是不可有效的預測，但是只要我們通過研究認識到地震對結構的破壞規律，我們就能通過一定的抗震設防原則來制定相關的抗震設防措施，并控制好施工質量，這樣就能盡量減低震害的影響。

參考文獻

第2篇：公路橋梁抗震設計范文

關鍵詞:中小跨徑公路;橋梁抗震設計;連續橋梁;橋墩抗震設計;橋型設計

1中小跨徑公路橋梁抗震設計應用現狀

以某地震災害給中小跨徑公路橋梁造成的影響為例，據相關數據統計，地震災害涉及的中小型跨徑橋梁公路工程中包括的橋型有:簡支橋梁、連續橋梁、拱橋以及剛構橋等。這些中小型跨徑橋梁均被服務于跨水、跨越山谷、城市立交以及機場高架等方面，對于簡支橋梁與連續橋梁來說，其在采用貝雷架、跨線橋以及立交橋等橋型設計時，更易于落梁震害的交通恢復。而對于連續橋梁來說，受災后，甚至未出現落梁破壞。而地區部分橋梁公路工程并未在主要交通干路上采用這一設計。這種情況，就大幅度增加了中小跨徑公路橋梁施工救援的難度。此外，對于拱橋來說，設計應用的石拱橋以及現澆連續箱梁橋型，其具備的抗震能力存在差異。

2優化中小跨徑公路橋梁抗震設計策略

2．1橋墩抗震設計

中小跨徑公路橋梁橋墩，是工程控制地震災害影響的重要抗力構件。為此，抗震設計人員應從結構體系出發，通過盡可能提高同一聯內各個橋墩剛度設置的均勻性，來提高橋墩的抗震能力。此過程，要求設計人員還要將橋墩的延性充分利用起來，并結合計算方法來提高配筋的合理性。此外，設計人員還要充分考慮箍筋對橋墩延性以及承載能力的作用影響，并按照規范標準來確定箍筋體積的肢距、配筋率、直徑以及間距等。這是細化中小跨徑公路橋梁橋墩抗震設計應用的有效方法，建設人員應將其作用于實際。

2．2梁體抗震設計

梁體受地震災害影響主要體現在位移量增加，這是支座與擋塊結構失效導致的。此過程，伸縮縫也會因為超出工作能力而出現失效，這些均會導致梁體脫離橋墩進而發生滑落。為此，抗震設計人員應設置有效的橋梁滑落控制裝置，以防止橋梁結構出現整體滑落現象。具體來說，可通過加強限位裝置，來阻止梁體出現過大位移。此外，還可通過增加支撐長度，來保證梁體臺帽具有必要的搭接長度。值得注意的是，此項設計雖然在《公路工程抗震規范》JTGB02－2013中并未給出相應的的數值標準，但設計人員可在實際工作中結合工程建設情況進行設置。據對地區公路建設歷史數據資料的調差，如存在發生更大烈度地震情況，中小跨徑公路橋梁抗震設計人員應通過設置連梁裝置，來作為防控梁體結構滑落的最后一道防線。此裝置設計，應將背墻、梁體以及橋墩連接起來，從而提高梁體結構的作用穩定性。

2．3橋型設計

從中小跨徑公路橋梁抗震設計應用現狀可以看出，地震災害影響中不同橋型的設計效果存在一定差異，即并不是橋梁橋型設計抗震性能好，其實際抗震效果就高。每一種橋型的抗震設計均有一定的使用條件與范圍，為此，抗震設計人員應從工程的所處條件入手，將提出的抗震設計理念作用于實踐。具體來說，抗震設計人員應盡可能采用質量以及剛度均勻的結構形式，來提高設計應用的合理性。對于處在跨越斷層帶的公路橋梁工程，設計人員應采用簡支橋梁體系，以避免整體結構出現垮塌問題。當橋梁工程處于兩岸基礎條件良好且兩側邊坡存在潛在地質災害危險的情況下，抗震設計人員應采用拱橋橋型，來提高結構抵御落石的能力。此外，在采用剛構橋橋型進行抗震設計時，設計人員應加大保險絲式單元的設計研究力度。即在修復與檢測部位預設結構薄弱位置，進而提高各部分梁體結構耗散地震災害能量，從而縮短交通恢復時間。對于曲線橋梁施工方法無法控制地震災害影響時，設計人員可通過提高結構剛度以及質量分布的均勻性，即加大連接構造以及下部構造設計的針對性，來實現災害控制目標。對于處在連續梁結構的橋梁工程，抗震設計人員應采用能夠保證上下部結構連接均勻性目標的設計，從而使地震力均勻的分布到各個橋墩結構上。這是避免中小跨徑公路橋梁工程項目中因某個橋墩出現因受力過大而造成破壞的有效策略。值得注意的是，對于連接構造，應采用固定連接方式，來對下部結構進行特殊處理，即通過增加縱筋以及加密箍筋等措施方法，來實踐優化抗震設計應用目標。

3結束語

綜上所述，中小跨徑公路橋梁的抗震設計應根據工程所處的實際情況來進行橋型選擇，以提高各部分結構作用的穩定性，這是優化路橋抗震設計應用效率的關鍵。此外，抗震設計人員還應提高同一聯內各個橋墩剛度設置的均勻性以及加大保險絲式單元的設計研究力度，來降低橋墩與梁體受損的程度。事實證明，上述設計技術應用，將提升災害后小跨徑公路橋梁工程項目的交通恢復效率，從而為災后抗震節省寶貴的救援時間。因此，相關建設人員應將其重視起來，以實現經濟發展的可持續性目標。

參考文獻:

［1］王克海，李沖，李茜，李悅．考慮支座摩擦滑移的中小跨徑橋梁抗震設計方法［J］．工程力學，2014，(6):85－92．

［2］侯澤群．關于中小跨徑公路橋梁抗震設計理念探討［J］．江西建材，2016，(4):199．

第3篇：公路橋梁抗震設計范文

關鍵詞：公路橋梁；抗震設計；設計原則

Abstract: Highway Bridge is the life system engineering is the important part of highway bridge damage, resistance is the ability of bridge design focus on one of the issues. Based on the comprehensive analysis of earthquake damage of bridge forms, characteristics and causes, put forward highway bridge seismic design principles and detailed design method, in order to constantly improve the highway bridge seismic performance, effectively avoid the earthquake brought economic losses and casualties.

Key words: highway bridge; seismic design; design principle

中圖分類號：TU2

1. 橋梁震害的表現形式及其產生原因

橋梁震害可按其表現形式的不同分為上部結構震害、支座震害、以及下部與基礎結構震害等類型。

1.1 上部結構震害又分為結構震害、位移震害與碰撞震害等。以最為常見的位移震害為例，其主要表現為上部結構的橫向、縱向位移或扭轉。對梁式結構橋梁而言地震位移造成橋梁上部活動節點因蓋梁寬度設置不足而發生梁體相撞或落梁，而拱式橋梁則會表現為拱腹及拱上建筑的破壞，拱圈在拱頂、拱腳產生裂縫或隆起。橋梁上部的碰撞震害主要多表現為橋面伸縮縫位置混凝土裂縫及壓碎變形，混凝土伸縮縫位置護欄混凝土撞損，T梁橫隔板開裂及少數梁端、部分橋臺損傷等。

1.2 支座震害產生的原因多是由于未充分考慮支座的抗震要求，在支座的形式、材料的選擇，以及構造連接與支擋等方面存在設計缺陷，使支座過度變形，造成支座錨固螺栓剪斷、脫出，甚至支座的整體損壞，并將受力的改變傳遞至其他部位，造成其他結構的連鎖破壞。

1.3 地震發生時，若下部結構存在連接不當，橋臺填土位移控制不嚴、軟土地基處理未達標準等問題，常會導致橋梁下部無法抵御自身慣性力及由支座傳導而來的主梁地震力，造成橋梁下部結構開裂、變形甚至傾覆。其中橋臺震害主要是由于地基液化，導致其向河心傾斜和滑移，以及臺背動土壓力導致的臺身斷裂以及傾倒。橋墩震害則多表現為墩身的開裂、切斷以及下沉。

2 公路橋梁抗震的設計原則

2.1 公路橋梁的選址。應做好地質分析，準確判斷建橋位置的地震危險性，并參考分析結果選擇比較安全的工程地點。應盡可能選擇堅硬場地，避免地震帶來的地基液化失效等問題。

2.2 橋梁的整體性和規則性。橋梁上部結構應盡可能連續，以防止結構構件及非結構構件在地震時被震散掉落，使結構充分發揮其空間作用。無論是在平面還是在立面上，結構的布置都應使其幾何尺寸、質量和剛度均勻、規整，避免突然變化。

2.3 結構與構件的強度和延性。地震對橋梁的破壞源于其引起的橋梁結構振動，因此抗震設計要力圖減小由地基傳入結構的振動能量，并使結構具有適當的強度和剛度。而由于地震動可造成結構和構件周期反復變形，使其剛度與強度逐漸退化，因此提高結構延性也是影響橋梁抗震設計質量的關鍵之一。

2.4 其他原則。應強調設計中強度安全度的差異，在不同的構件與破壞模式之間確立不同的強度安全度。通過強度安全度差異，確保結構在大地震下以延性形式反應，不發生脆性的破壞模式。應盡量使橋梁成為具有多道抵抗地震側向力的體系，使其在面臨強震時，一道防線破壞后尚有第二道防線來支撐結構，提高橋梁的實際抗震能力。

3.橋梁減震設計要點

對于地震區的橋型選擇，宜按下列幾個原則進行：盡量減輕結構的自重和降低其重心，以減小結構物的地震作用和內力，提高穩定性，力求使結構物的質量中心與剛度中心重合，以減小在地震中因扭轉引起的附加地震力，應協調結構物的長度和高度，以減少各部分不同性質的振動所造成的危害作用，適當降低結構剛度，使用延性材料提高其變形能力，從而減少地震作用，加強地基的調整和處理，以減小地基變形和防止地基失效。

3.1結構的剛度對稱有利于抗震,不等跨的橋梁容易發生震害。特別是一座橋內墩身高度相差過大,在較矮的橋墩上會產生很大的地震水平力,跨徑不同。在大跨徑的橋孔的橋墩上也產生大的地震力。設計上盡量避免在高烈度區采用這種橋型,如無法避免。宜在不利墩上設置消能措施降低墩頂集成剛度,例如設抗震支座等。

3.2對橋梁抗震性加以分析研究,某類結構不能在地震區應提出更能內修建,在分析研究原有結構抗震性能的基礎上,適應地震作用的結構型。其次,對結構抗震設計不是被動地作為地震作用時結構強度、變位的驗算,而是要從設計角度,提高結構的防震能力,要系統考慮結構的行為能力設計。

3.3結合我國國情,研究結構控制的有效型式,加強抗震措施，必須采用“以柔克剛”的設想來考慮地震區結構抗震設防的“以剛克剛”的舊傳統設防觀點，對地裂、地出發點,改變單純的邊坡倒塌、沙土液化時橋梁結構如何抗震設防也應該做出深入的研究。

3.4針對目前大量高架橋倒塌毀壞的教訓,必須開展對抗震支座、各種型式橋墩的延性研究,要利用約束混凝土的概念預應力混凝土,而且可以提高它的延性。不但對鋼筋混凝土、混凝土結構、混合結構的延性都需展開研究。

4.公路橋梁抗震設防措施

合理的結構形式和成功的抗震設計,即合理的概念設計可以大大地減輕甚至避免震害的發生。一個是概念設計、一個是構造細節設計。需要注意的是,這兩個東西其實和具體的抗震計算關系不大,計算只是輔助手段,只是驗證概念和細節的合理性。所以設計師需要的是對橋梁抗震設計基本概念和原理的深刻理解。從結構上來說,要清楚哪些結構有利于抗震,哪些結構抗震不利,其中包括橋型、上部結構、下部結構、墩臺、基礎的處理等等。構造細節措施則包括一些基本的抗震措施,比如支座的選擇、擋塊的設置等等,還包括構件細節的構造措施、比如墩的箍筋配置、節點配筋構造。國內外橋梁抗震研究人員一直都在研究橋梁的合理構造措施,合理的構造措施可以提高整體的延性及滯回耗能能力。在確定路線的總走向和主要控制點時,應盡量避開基本烈度較高的地區和震害危險性較大的地段;在路線設計中,要合理利用地形,正確掌握標準,盡量采用淺挖低填的設計方案以減少對自然平衡條件的破壞。對于地震區的橋型選擇,宜按下列幾個原則進行:盡量減輕結構的自重和降低其重心,以減小結構物的地震作用和內力,提高穩定性；力求使結構物的質量中心與剛度中心重合,以減小在地震中因扭轉引起的附加地震力；應協調結構物的長度和高度,以減少各部分不同性質的振動所造成的危害作用；適當降低結構剛度,使用延性材料提高其變形能力,從而減少地震作用;加強地基的調整和處理,以減小地基變形和防止地基失效。

5.結束語

雖然目前地震還不可有效的預測,但是只要我們通過研究認識到地震對結構的破壞規律,我們就能通過一定的抗震設防原則制定相關的抗震設防措施并控制好施工質量,這樣就能盡量減低震害的影響。因此，設計師應在全面掌握橋梁震害表現形式、特點及其原因的基礎上，合理選擇橋梁的建設地點與橋式結構方案，并不斷總結經驗，完善橋梁抗震設計理論和技術，盡可能地保障公路橋梁的使用安全，提高其穩定性與耐久性。

參考文獻

[1]趙國輝,劉健新.汶川地震橋梁震定分析及抗震設計啟示[J].震災防御技術,2008,3（4）：363-369.

[2]王東升,郭恩棟,柳春光,翟桐.鋼筋混凝土圓形截面柱式橋墩抗震性能評價[J].世界地震工程,2001,1.

第4篇：公路橋梁抗震設計范文

【關鍵詞】公路橋梁；抗震設計；落梁防止裝置

1 引言

由于當前公路橋梁工程抗震設計所處的自然條件與社會環境往往都具有復雜性，所受到的制約因素也非常多，因此表現出技術管理水平要求較高等特點。從某種意義上說，公路橋梁工程抗震設計的實施過程就是一個對各個環節進行有效的技術管理的過程。而一旦設計單位對于公路橋梁工程抗震設計所面臨的技術管理問題缺乏足夠的認識，以至于在技術管理方面投入的人力、財力、物力等方面不夠充分，就難免會遭受到各種不必要的損失，嚴重時甚至深陷永無休止的麻煩和糾紛當中。另外，對于公路橋梁工程在進行抗震設計的落梁防止裝置設計過程中，通過科學合理的抗震設計措施的實施，從而使得抗震技術的設計質量得到有效控制，在提高設計工藝技術和工程質量的同時，又能夠大大減少公路橋梁工程在其投入使用之后的維護和養護費用，而且還可以起到及時有效的預防及預警作用，從而達到了提高公路橋梁工程的使用壽命、保障人民生命財產安全的目標，可謂是一舉多得，功在當代，利在千秋。下面就公路橋梁工程抗震設計中的落梁防止裝置做一點淺要的探索。

2 公路橋梁的抗震設計中落梁防止裝置的構成

在對國外防止落梁裝置進行分類的過程中，一般通過其不同的構造形式來進行劃分：擋塊式、錨栓式、鋼制動式、鋼托架式、預應力鋼棒連接式、SE 的 1.5 倍增大法、錨固鋼棒式、預應力鋼鉸線連接式、帶有耗能功能、鋼板連接式的落梁防止裝置。地震過程中，經常會出現落梁情況的發生。根據相關統計，發現有80%甚至90%的落梁都是順橋向。為增強抗震效果，就要對橋梁的支承連接部位和延性抗震進行深入的分析研究。為了避免落梁情況發生機率，要不斷改進創造出更加先進的落梁防止裝置。

目前，主要選用鋼鉸線拉索式的防落梁裝置。基于國外相關技術，通過分析研究最終創造出此種裝置。索體為其關鍵組成部分，主要為了連接錨索。材料主要選用高質量的鋼鉸線，用一些鋼絞線捆綁在一起進行擠壓錨固來制作。此種裝置性能良好，優點突出，主要體現在結構非常緊湊，疲勞壽命遠比同類產品要好，錨固可靠性高和靜載性能突出。其裝置主要由以下幾部分構成：

2.1 連接錨索

連接錨索通過錨具和分索體組成。設計噸位的不同，選取不同根數的鋼絞線組成不同的索體；制造過程中，要對鋼鉸線進行防銹處理，一般分為三個過程：首先，對單根鋼絞線上涂上防銹油脂；其次，通過包聚乙烯對其進行隔離；最后通過聚乙烯管對整束進行包裹完成。

2.2 彈簧

為了避免在地震過程中遭受到移動沖擊，用彈簧來吸收拉索造成的松弛。目前，國外有兩種方式，分別為圓柱型和圓錐型。圓錐型應用時間較長，現在使用范圍較廣，設計過程中，要注意在拉索應用過程中，可以有效的壓并，最終要求可以恢復。

2.3 偏向器

制作偏向器過程中，材料選擇復合材料。要求較為嚴格，尤其在抗拉強度方面。相同條件下要高于包裹拉索的高密度聚乙烯。地震過程中，偏向器起著將偏離各個方向進行糾正，起到很好的導向作用；對連接索的局部彎曲應力進行很好的緩和，尤其是避免了剪彎應力和應力對錨固部位造成的作用力，只是受到軸向力的影響。

2.4 緩沖器

緩沖器必須設計精妙，要求嚴格。這樣才能在地震等具有極強的沖擊來臨時，展現出更佳的緩沖作用。組成部分包括下面的墊板和用于緩沖的高阻尼緩沖橡膠。在剛度方面也有較為嚴格的要求，標準要比支座小2倍。

2.5 保護罩

保護罩的主要功效是為了保護錨固端，避免潮氣等具有腐蝕效果的物質進入其中。根據規定，要求指定期限內，需對保護罩進行檢查，避免因連接錨索的滑動而產生間隙，造成潮氣等滲入現象的發生。

3 公路橋梁的抗震設計中落梁防止裝置的應用設計

3.1 設計承載力 HF的確定

事實上，在地震作用下，主梁脫座是一種復雜的動力現象。 設主梁未落座前，作用在連接索上的力可忽略不計；在 t=0 時刻，梁體一端墜落，鋼鉸線上突然加上荷載 Rd， 并一直作用直到橋梁修復為止，其表達式為：

3.2 設計移動量 SF的取值

為了防止橋梁上下部結構之間的相對變位過大而產生落梁，需要加大梁的擱置長度 SE。 梁擱置長度是橋梁上下部結構產生超過預期的相對大變位時，防止上部結構從橋墩頂部脫落而需要確保的梁端到下部結構支承邊緣的距離， 其最小值按以下兩式計算，取兩者中的大值：

式中：SE為梁的擱置長度；uB為大震（L2等級）時上下部結構之間的最大相對位移；L 為梁的計算跨徑當相鄰的橋梁跨度不同時，應按長跨，進行計算。

上下部結構之間的相對位移 uB的計算比較復雜，它與橋梁的結構形式（如斜橋、曲線橋等）、支座的類型（如橡膠支座、鉛銷橡膠支座、固定支座、可動支座等）等因素有關，對于振動形態非常復雜的橋梁，還需要采用動態時程分析法來計算。 對于振動形態相對簡單的簡支橋梁一般可以用反應譜法或靜力法。 當采用靜力法時，式中：Pu為橋墩的水平極限承載力， 可根據抗震規范確定；KB為支座的剪切剛度。為保證在正常使用情況下落梁防止裝置不影響橋梁結構的受力狀態，同時也應保證在未來不可預見的大震時允許主梁脫座， 但能切實防止落梁，至落梁防止裝置開始起作用的間隙 SF可以按下式來計算：

式中：CF為設計系數，通常取 0.75，若造成損傷支承功能和帶來維修養護困難時，也可取 CF

4 結束語

綜上所述，在公路橋梁工程抗震設計的落梁防止裝置設計中，其根本目的并非將所有技術管理問題消滅，而是通過有計劃、有步驟的各項設計技術措施的實施，來達到盡可能地避免各種問題所帶來的負面影響。而對于設計單位而言，當務之急就是要不斷加強自身的技術管理水平，并在公路橋梁工程抗震設計的整個實施過程當中，找出各種明顯的與潛在的技術管理問題，并對其加以行之有效的管理和控制，從而將抗震設計的各種問題所可能造成的損失降至最低點，不僅要確保抗震設計的圓滿完成，而且同時也要相應地提高設計項目的經濟效益。可以說，科學合理的抗震設計不僅僅使得設計單位可以賺取可觀的利潤，而且同時它也會帶來非常重要的無形效益，包括加強企業的管理水平與市場競爭力。如果公路橋梁工程抗震設計的技術管理能夠得到良好的實施，不但是設計單位之福，而且也是促進公路橋梁工程抗震設計事業良性循環、繁榮發展的不二法門。

參考文獻：

[1]朱萬旭，黃穎，楊帆，高宇.地震區簡支梁橋防落梁裝置的設計[J].特種結構，2011（06）.

[2]汪芳芳，徐祖恩.一種公路橋梁防落梁限位裝置設計的研究[J].公路，2011（08）.

[3]高興元，蘆軍，魯輝.鋼絞線拉索式落梁防止裝置設計[J].公路交通技術，2010（08）.

第5篇：公路橋梁抗震設計范文

【關鍵詞】公路工程；地震液化；對比

Highway projects, for earthquake liquefaction of the relevant provisions of the contrast

Zhang Guan-rui

(Taiyuan Municipal Engineering design and research institute Shanxi Taiyuan 030002)

【Abstract】Different industry standards, norms, procedures for earthquake liquefaction provisions vary. This article on the current highway bridge seismic design details (JTG / T B02-01-2008) and "highway engineering and geological survey" (JTG C20-2011) in seismic liquefaction of the relevant provisions for a brief comparative analysis.

【Key words】Highway projects;Earthquake liquefaction;Contrast

1.液化判別的前提條件

《公路橋梁抗震設計細則》（JTG/T B02-01-2008）中規定存在飽和砂土或飽和粉土（不含黃土）的地基，除6度設防外，應進行液化判別。黃土液化目前缺乏詳細的評價資料，需要進一步研究。《公路工程地質勘察規范》（JTG C20-2011）中規定地震動峰值加速度或大于等于0.1g的地區，地面下20m深度范圍內有飽和砂土、粉土時，應進行地震液化工程地質勘察。根據《中國地震動參數區劃圖》（GB18306-2001）附錄D地震動峰值加速度分區與地震基本烈度對照表。0.1g對應地震烈度為大于或等于7度區。兩者表述雖稍有不同，但認為事實一致。

2. 液化初判

2.1 在《公路橋梁抗震設計細則》（JTG/T B02-01-2008）中規定地質年代為第四紀晚更新世（Q3 ）及其以前時，7度、8度時可判為不液化，但在《公路工程地質勘察規范》（JTG C20-2011）中則規定地質年代為第四紀晚更新世（Q3 ）及其以前時，可判為不液化。兩者稍有區別，但《公路橋梁抗震設計細則》（JTG/T B02-01-2008）更顯慎重。

2.2 對于粉土的黏粒含量（粒徑小于0.005m的顆粒）百分率的規定，兩種規范規定相同。

2.3 對于上覆非液化土層厚度和地下水位深度的相關規定中，在《公路工程地質勘察規范》（JTG C20-2011）中則明確規定，基礎埋置深度不超過2m的天然地基，當上覆非液化土層的厚度和地下水位深度符合下列條件時，可不考慮液化

du＞d0+db-2（1）

dw＞d0+db-3（2）

du+dw＞1.5d0+2db-4.5（3）

dw ——地下水位深度（m），宜按設計基準其年內平均最高水位采用，也可按近期年內最高水位采用；

du ——上覆非液化土層厚度（m），計算時宜將淤泥和淤泥質土層扣除。

db ——基礎埋置深度（m），不超過2m時，應采用2m；

d0——液化土特征深度（m），

2.4 上述計算公式與《公路橋梁抗震設計細則》（JTG/T B02-01-2008）中的相同，各字母代表的含義一致，液化土特征深度的取值相同。但在《公路橋梁抗震設計細則》（JTG/T B02-01-2008）只說明是天然地基的橋梁。并沒有明確規定基礎埋置深度不超過2.0m。筆者認為《公路工程地質勘察規范》（JTG C20-2011）中關于基礎埋置深度的規定與其后述基礎埋置深度 的解釋不協調。按該規范規定的理解：當基礎埋置深度db 大于2.0m時，就不能用（1）、（2）、（3）式進行液化初步判別，采用上述三式判定時基礎埋置深度 只能小于或等于2.0m，即取值只能是 db＝2.0m。

3. 液化的進一步判別

3.1 《公路橋梁抗震設計細則》（JTG/T B02-01-2008）中規定，當需進一步進行液化判別時，應采用標準貫入試驗判別法判別地面下15m深度范圍內；當采用樁基礎或埋深大于5m的基礎時，尚應判別15～20m范圍內的液化。當飽和土標準貫入錘擊數（未經桿長修正）小于液化判別標準貫入錘擊數臨界值 Ncr時應判為液化土。當有成熟經驗時，尚可采用其他判別方法。

Ncr=N0 ［0.9+0.1(ds-dw)］ 3/ρc（ ds≤15） （4）

Ncr=N0 ［2.4-0.1dw］ 3/ρc（15＜ds ≤20）（5）

式中：Ncr ——液化判別標準貫入錘擊數臨界值；

N0 ——液化判別標準貫入錘擊數基準值，按《公路橋梁抗震設計細則》(JTG/T B02-01-2008)表4.3.3采用；

ds——飽和土標準貫入點深度（m）；

第6篇：公路橋梁抗震設計范文

關鍵詞：公路橋梁；安全性；耐久性

如今我國的橋梁建設特別是公路橋梁建設空前繁榮。展望我國公路建沒的前景，公路橋梁保證其耐久性和安全性的新建、改建、加固的任務很重。在公路橋梁實際設計過程中，對于耐久性和安全性的設計更多的只是作為一種概念受到關注，既沒有明確提出使用年限的要求，也沒有明確聲明在何種維護和使用條件下，橋梁具有哪種程度的耐久性；設計中考慮強度多而考慮耐久性少，施工中重視結構的建造而不重視結構的維護；這些傾向在一定程度上導致了當前工程事故頻發、結構使用性能差、使用壽命短的不良后果，造成許多橋梁達不到使用年限，就需加固維修。因此，加強公路橋梁的安全性和耐久性設計勢在必行。

一、提高對橋梁結構耐久性與安全性設計的重視程度

結構的耐久性與安全性設計與結構設計有著本質的區別，耐久性與安全性的研究可以采用灰色分析法從定性分析向定量分析發展。由于橋梁在建造和使用過程中，必然會受到環境、有害化學物質的侵蝕，承受車輛、風、地震、疲勞、超載、人為因素等外來作用，同時橋梁所采用材料的自身性能也會不斷退化，這些因素最終將導致橋梁結構各部分發生不同程度的損傷和劣化。國內從上世紀80年代以來修建了大量的斜拉橋，而目前已有多座大跨徑斜拉橋因拉索的耐久性問題而提前換索，不僅影響了橋梁的正常使用更造成了不小的經濟損失。發生這類現象，存在設計上的缺陷，特別是沒有進行合理的耐久性設計是重要因素。因此我們要重視結構物的耐久性與安全性設計并將其作為重要的設計原則，統一考慮合理的結構布局和構造細節，從結構和設計的角度及如何以設計和施工人員易于接受和操作的方式來改善橋梁耐久性與安全性。從而有效避免此類現象的發生，提高橋梁的使用壽命。要強調公路橋梁設計的耐久性和安全性，使結果易于檢查、維修，以保證橋梁的安全使用，盡可能地減少維修費用，取得較好的綜合經濟效益。

二、選擇合理的設計方案

國內橋梁設計存在的主要問題是結構正常使用性能較差，可歸結為適用性能差，包括橋梁的過大振動、線形不平順、橋頭跳車、結構開裂和過大的變形等，使用壽命短、維護費用高、安全事故較頻繁等使得耐久性和安全性差。設計除考慮建造成本，注重設計建成時具有的工作能力和性能外，也應重視營運期的維護成本與使用壽命相對應的成本效益，加強從橋梁設計理念與結構體系和構造的角度做好耐久性與安全性的設計。合理的結構設計方案，可以有效提高橋梁的安全性和耐久性。橋梁的結構設計形式主要分為大跨度橋梁和標準跨徑橋梁。大跨徑橋梁由于控制因素不同，方案也各不相同，具有較強的個性特征，在實際工程中較少采用大跨徑橋梁的設計方案。而標準跨徑橋梁因具有施工方便、造價經濟、預制裝配等諸多優點，具有共性特征而應用廣泛。我們要充分考慮到現階段的施工、管理水平和材料工藝水平，選用適宜的橋型方案，采用適當的安全度、適當的設計方法來保證橋梁達到理想的使用性能。

三、重視橋梁的樁基設計

橋梁樁基的設計是否得當，對工程造價、質量、工期及使用影響很大。設計人員一定要考慮到每一個環節，統籌兼顧，從各方面使之合理化。好的基礎設計既能保證耐久性和安全性，還能降低成本、提高經濟效益。因為橋梁上部結構荷載通常較大，所以后期質量穩定、承載能力高的鉆孔灌注樁往往是橋梁工程師首選的基礎形式。樁基設計首先要根據地質報告提供的參數確定單樁承載力設計值，根據估算的單樁承載力進行樁基礎設計并施工，等樁基施工結束后再挑選試樁進行靜載荷試驗。通過科學試驗，取得準確數據后動態調整設計方案，這樣能使設計方案更加合理、可行和經濟，遠遠超過縮短工期所帶來的效益。

四、做好公路橋梁的抗震設計

抗震設計是我國公路橋梁設計的重要內容。我國已新頒布了《公路橋梁抗震設計細則》（JTG/T B02-01-2008），對公路橋梁抗震設計提出了新的要求。要確保公路橋梁在經受地震時達到“小震不壞、中震可修、大震不倒”的標準，必須進一步明確抗震設防的原則。首先要保證橋梁的整體性要好，上部結構應盡可能是連續的。良好的整體性可防止結構構件及非結構構件在地震時被振散掉落，同時它也是結構發揮空間作用的基本條件。其次在不同構件和不同破壞模式之間確立不同的強度安全度。通過強度安全度差異，確保結構在大地震下以延性形式反應，不發生脆性的破壞模式。最后為了消除地震期間結構落梁的可能性，在所有相鄰框架之間的中間伸縮縫和支座式橋臺處，應當提供必要的約束構件和足夠的支座寬度。在抗震設計中，結構的剛度對稱有利于抗震，不等跨的橋梁容易發生震害；在可能發生地震液化的地基上建橋時，應采用深基礎，使樁或沉井穿過可能液化的土層，埋入較穩定密實的土層內；采用淺基的小橋和通道應加強下部的支撐梁板或做滿河床鋪砌；在高烈度區的大跨徑橋梁，縱向梁間應設置消能設施，消能設施應有足夠的強度，并能滿足梁端位移要求。

五、在設計過程中，科學使用材料

橋梁存在的耐久性和安全性問題很大程度上與材料選擇不合理有關。混凝土的耐久性主要取決于混凝土的材料組成，其中水灰比、水泥用量、強度等級均對耐久性有較大影響。《橋規》JTG D62明確規定了不同使用環境下結構混凝土的基本要求，對影響混凝土耐久性的最大水灰比、最小水泥用量、最低強度等級、最大氯離子含量和堿含量做出了限制規定，這是《橋規》JTG D62對公路橋涵結構耐久性設計的基本要求，設計時必須嚴格遵照執行。除按規范要求控制正常使用極限狀態的工作裂縫外，更重要的是要采取構造措施，如適當加大鋼筋的混凝土保護層厚度，保護鋼筋免于銹蝕，避免混凝土施工及使用過程中工作裂縫的大量出現。同時，《橋規》JTG D62突出強調了加強水平防縮鋼筋和箍筋在控制裂縫中的作用，提高水平防收縮鋼筋的配筋率和箍筋間距的規定，是防止和控制收縮裂縫的重要構造措施。

六、重視超載問題

由于車輛荷載的變化和交通量的增加，超載問題在我國相當普遍。橋梁超載主要有三種情況：一是早期修建的老橋超齡負載運營；二是橋梁通行的車流量超過原設計；三是車輛違規超載。混凝土橋梁一直被認為具有足夠的耐久性，但在汽車超載作用下，可能發生開裂。裂縫即使在荷載卸除后能夠閉合，但由于混凝土結構內部已經受到損傷，構件的開裂彎距降低，引發橋梁疲勞，超載會使橋梁疲勞應力幅度加大、損傷加劇，甚至導致結構破壞事故。于是在正常使用荷載作用下，本來不該開裂的結構產生裂縫或本來較小的裂縫成為超出規范允許的裂縫或引起較大的變形。由于超載造成的橋梁內部損傷不能恢復，促使橋梁在正常荷載下的工作狀態發生變化，最終危害橋梁的安全性和耐久性。因此應該在橋梁前期設計時充分考慮到公路橋梁在建成交付使用后所面臨的超載問題，對超載帶來的后果進行研究、分析，同時加強交管部門的管理。

七、積極借鑒歐美等先進國家的做法

歐美等西方發達國家在其經濟社會發展進程中非常重視公路建設。當前，歐洲國家如德國、丹麥等非常重視對結構物進行性能設計（即PBD，Performance Based Design），內容包括結構的變形、裂縫、振動、強健性、美觀、耐久性、疲勞性等。PBD重視以耐久性為核心的結構使用性能指標，研究為了使結構在運營過程中除了保證最低的安全性要求外，尚應有良好的使用性能，包括壽命和耐久性、抗腐蝕、耐疲勞性、美觀等。他們在公路橋梁的設計方面積累了豐富的經驗，取得了相當多的成功實例，同時也有很多失敗的深刻教訓。我們的工程設計人員應該博采眾長，取長補短，積極借鑒國外的經驗和成果，從橋梁設計理念和結構體系和構造的角度做好耐久性的設計。同時也需要研究疲勞和超載等因素對于橋梁結構耐久性的影響，避免走彎路，從而提高我國公路橋梁建設的成效。

第7篇：公路橋梁抗震設計范文

關鍵詞：譜分析屈服性能

Abstract: a continuous beam bridge is a four-span long-span continuous box girder bridge, based on the spectrum analysis method of the bridge, and considering the interaction between pile and soil bearing connection form, elastic and elastoplastic analysis of the structure under seismic action, that the yield strength and plastic hinge yield state through analysis, verify the structure in E1 (earthquake recurrence period of 50-100 years) of strength and deformation meet the requirements, provide reference for seismic design of similar engineering.

Keywords: spectrum analysis of yield performance

中圖分類號：U455.1 文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2013）

引言

2008年，我國頒布實施了《公路橋梁抗震設計細則》JTG/T B02-01—2008，其設計方法有了較大的改變，采用兩水平設防，兩階段設計。在彈性抗震設計的基礎上，增加了延性抗震設計方法。本文以某連續梁橋橋為例，以《公路橋梁抗震設計細則》為依據，采用反應譜分析對大跨橋梁的彈性及彈塑性地震反應進行計算，并進行結構的抗震驗算。

抗震設計方法

2.1 工程概括

某連續梁橋工程全長822.94m，分主橋、引橋、引道三個部分。橋梁主橋為四跨大跨徑連續箱梁，長度380m，跨徑布置為70+120+120+70=380m。主橋橋面上設有裝飾拱圈，拱圈跨度為120m，共兩跨。橋梁分兩幅。主橋橋墩為立面呈花瓶狀的圓形空心截面，上寬下窄以曲線過渡。橫橋向布置兩個橋墩(圖1)。擬建場地覆蓋層厚度0-8m，地基土剪切波速310m/s,場地土類型為中硬場地土，建筑場地類別為Ⅱ類，無地震液化土層。基本烈度為七度，設計基本加速度為0.1g，設計特征周期為0.35s，卓越周期為0.35s。

圖 1主橋效果圖

2.2 抗震設計方法選用

新運大橋的單跨最大跨徑為120m，依據《公路橋梁抗震設計細則》，該橋為B類的非規則橋梁，需進行E1地震作用（重現期為50-100年）和E2地震作用（重現期為475-2000年）地震作用下的抗震設計。在E1地震作用下，結構處于彈性工作范圍，在E2地震作用下，結構進入彈塑性工作范圍。結構的地震反應由結構自身特性及輸入的地震動確定。對于一個結構，當地震波給定后，結構的地震反應也就確定了。但由于地震動的隨機性及復雜性，在目前技術水平下，要準確預測未來某個地區的地震動特征是很困難的。對大量的一般結構，按地震動方法進行抗震設計是不經濟也不現實的。因此，反應譜方法被提出并廣泛應用于結構抗震設計中。故本橋在E1地震作用下采用反應譜法進行彈性分析。

2.3 抗震設計方法原理

2.3.1譜分析方法

譜分析的方法是在靜力法的基礎上發展起來的，考慮了地震時地面的運動特性與結構物自身的動力特性。反應譜理論是以單質點體系在實際地震作用下的反應為基礎來分析結構反應的方法。

反應譜的基本原理。一單質點振子體系由于地面運動位移引起的單質點振子的地震動方程為：

（1）

上式根據D'Alembert原理，慣性力、阻尼力、和彈性恢復力應保持平衡。整理后，可得：

（2）

式中，阻尼比，無阻尼圓頻率

則單質點振子的地震相對位移反應的Duhamal積分式為：

（3）

式中，有阻尼圓頻率。

對（3）微分一次、二次即可得到單質點振子地震相對速度和相對加速度反應積分公式

（4）

（5）

一般情況下，阻尼比數值很小，式（4）、（5）可簡化為:

（6）

（7）

對于不同質點體系，在選定的地震加速度輸入下，可獲得一系列的相對位移y（t）、相對速度、絕對加速度的反應時程曲線，并可從中找到它的最大值，即、、 。以不同單質點體系的周期Ti為橫坐標，以不同阻尼比為參數，就能繪出、、的譜曲線，簡稱反應譜[1]。

《公路橋梁抗震設計細則》根據記錄反應譜周期段特征比較，論證周期范圍論證周期范圍可開擴展到10s，并通過823條水平向強地震的記錄統計分析，認為設計反應譜按T-1的速率下降是有足夠安全保障的。

廣義單自由度振子的最大反應不同時發生，因此需要適當的方式將它們組合起來，國內外許多專家學者對反應譜進行大量研究，并提出種種陣型組合方法。SRSS法對于頻率分離較好的平面結構具有較好的精度。CQC法是根據隨機過程理論導出了線性多自由度體系的陣型組合規則，較好的考慮了頻率相近時的陣型相關性，克服了SRSS的不足。

結構抗震性能分析

3.1結構模型建立

用MIDAS軟件建立主橋70+120+120+70范圍內（一副）主梁、裝飾拱圈和橋墩的空間模型（圖5）。主橋采用大型球形剛支座，用彈性連接模擬支座的剛度。彈性連接的三個轉動慣量不約束，活動支座延活動方向線剛度不約束，固定方向線剛度按允許位移推算剛度。樁基的邊界條件則是采用承臺底六個自由度的彈簧剛度模擬樁土相互作用。這六個彈簧剛度是豎向剛度、順橋向和橫橋向抗推剛度、繞豎軸的扭轉剛度和繞水平軸的抗轉動剛度。它們的設計方法與靜力法相同，所不同的是土的抗力取值比靜力大，一般取m動=（2~3）m靜[3]。其中繞豎軸的扭轉剛度一般假定為固定約束，不考慮相對變形[2]。

圖5 結構模型

3.2反應譜分析

由于本橋對豎向地震作用不是很敏感，故只需考慮順橋向和橫橋向兩個方向的地震作用。水平設計加速度反應譜采用了《公路橋梁抗震設計細則》中的反應譜曲線，其中：Ci=0.5，Cs=1.0，Cd=1.0，A=0.1，Smax=0.1125 。陣型分析方法采用多重Ritz向量法。

在順橋向地震作用和橫橋向地震作用單工況下，結構順橋向彎矩My（kN·m）如圖6、結構橫向彎矩My如圖7所示。

圖6順橋向地震作用彎矩圖

第8篇：公路橋梁抗震設計范文

關鍵詞：橋梁抗震設計，分級設防，延性抗震準則，抗震加固，現狀，發展趨勢

Abstract: the article introduces the large span bridge seismic design research, and put forward the bridge in seismic design process to be followed in some design principles and Bridges, reduce, the effective measures of isolation, and points out that the reasonable structure form and success of the seismic design can greatly reduce and avoid the generation of earthquake damage, which is very good to the shock and bridge structure seismic effect. At the same time also on domestic main earthquake damage and bridge are introduced, and looks forward to the seismic strengthening technology research bridge the development trend.

Keywords: bridge seismic design, grade fortified, ductility seismic standards, seismic strengthening, the current situation, development trend

中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：

1引言

地震因其發生的突然性和巨大破壞力而被列為各種自然災害之首。我國位于世界兩大地震帶：環太平洋地震帶和歐亞大陸地震帶之間，板內地震也十分活躍，因此，地震頻繁發生。因地震而死亡的人數居各種自然災害之首，約占54%，造成直接和間接經濟損失十分巨大。特別是我國唐山大地震(1976年)和汶川大地震（2008年），使整個城市成為一片廢墟。

隨著我國現代化城市和經濟的飛速發展，交通線路的重要性越加突出，公路交通是國民經濟大動脈,同時,也是抗震救災生命線工程之一。橋梁工程是公路工程的咽喉要道,在保障公路通暢中起著至關重要的作用。而一旦地震使交通線路癱瘓，將會給國家和人民帶來極大的損失和不便。大跨度橋梁是交通運輸的關鍵樞紐，對其進行有效的抗震設計，確保其抗震安全性意義深遠。

2大跨度橋梁抗震設計研究進展

大跨度橋梁的抗震設計是一項綜合性的工作，反應比較復雜，相應的抗震設計也比較復雜。目前，國內外現有的大多數橋梁工程抗震設計規范只適用于中等跨徑的橋梁，超過使用范圍的大跨度橋梁則沒有可遵循的抗震設計規范，存在許多需要進一步解決的問題。

近30年來，美國、日本等一些國家的地震工程專家提出了分級設防的抗震設計思想，一般可概括為：小震不壞、中震可修、大震不倒。我國《公路工程抗震設計規范》規定地震烈度7度以上地區的新建橋梁都必須抗震設防。1997年美國應用技術委員會完成了一個科研項目(ATC-18)，提出了改進美國公路橋梁抗震設計規范的若干建議[1]。其中，最主要的建議是要采用兩水平的抗震設計方法，即要求結構在兩個概率水平的地震作用下，分別達到兩個不同的性能標準。現行的日本規范已采用這一方法。

1975年，新西蘭學者Park和Pauty提出了結構延性抗震設計理論中一個重要思想[2]――能力設計思想。在橋梁抗震設計中，為了使地震造成的破壞易于檢查和維修，通常把橋墩選為延性構件，要求彎曲塑性鉸出現在地面以上橋墩部分的頂部或底部，上部結構和地面以下的基礎結構為能力保護構件。能力設計思想已越來越廣泛地被國內外專家學者所接受。

3抗震設計

“小震不壞，中震可修，大震不倒”的分類設防抗震設計思想已廣為接受，而能力設計思想也越來越廣泛地被國內外專家學者所接受。能力設計思想要求在一座橋梁內部建立合理的強度級配，以保證地震破壞只發生在預定的部位，而且是可控制的。具體來說，要選擇理想的塑性鉸位置并進行仔細的配筋設計以保證其延性抗震能力；而不利的塑性鉸位置或破壞機制（脆性破壞）則要通過提供足夠的強度加以避免。

大跨度橋梁的抗震設計應分兩階段進行：1)在方案設計階段進行抗震概念設計，選擇一個較理想的抗震結構體系；2)在初步或技術設計階段進行延性抗震設計，并根據能力設計思想進行抗震能力驗算，必要時進行減、隔震設計提高結構的抗震能力。

3.1抗震概念設計

對結構抗震設計來說，“概念設計”比“計算設計”更為重要。正是由于地震發生的不確定性和復雜性，再加上結構計算模型的假定與實際情況的差異，使“計算設計”很難控制結構的抗震性能，因而不能完全依賴計算。結構抗震性能的決定因素是良好的“概念設計”。因此，在橋梁的方案設計階段，不能僅僅根據功能要求和靜力分析就決定方案的取舍，還應考慮橋梁的抗震性能，盡可能選擇良好的抗震結構體系。

在抗震概念設計時，為了保證橋梁結構的經濟性和抗震安全性，要特別重視上、下部結構連接部位的設計，橋墩形式的選取，過渡孔處連接部位的設計以及塑性鉸預期部位的選擇。通常允許橋梁結構在強震下進入塑性工作狀態，在預期的部位形成塑性鉸以耗散能量，但不允許出現脆性破壞，如剪切破壞。同時，為了保證所選擇的結構體系在橋址處的場地條件下確實是良好的抗震體系，必須進行簡單的分析(動力特性分析和地震反應評估)，然后結合結構設計分析結構的抗震薄弱部位，并進一步分析是否能通過配筋或構造設計保證這些部位的抗震安全性。最后，根據分析結果綜合評判結構體系抗震性能的優劣，決定是否要修改設計方案。

3.2延性抗震設計

橋梁的延性抗震設計應分兩個階段進行：1)對于預期會出現塑性鉸的部位進行仔細的配筋設計；2)對整個橋梁結構進行抗震能力分析驗算，確保其抗震安全性。這兩個階段可以反復，直到通過抗震能力驗算，或進行減、隔震設計以提高抗震能力。

在目前的結構抗震設計中已普遍采用延性抗震準則，其表達式為：

μ≤[μ]

其中，μ和[μ]分別為實際和允許的延性比，這是在延性抗震設計中使用最廣泛的破壞準則。

結構關鍵截面(塑性鉸)的曲率延性系數一般遠遠大于結構的位移延性系數。這是因為一旦屈服出現，進一步的變形主要依靠塑性鉸的轉動。塑性鉸區的橫向鋼筋配置要同時滿足保證截面的延性和保證縱向鋼筋不壓潰屈曲這兩個要求。在這一方面，目前我國的規范還相當不足，可參考國外規范進行。美國AASH-TO規范和歐洲規范對體積含箍率的規定比較一致，特別是歐洲規范對橫向約束鋼筋的配置有非常詳細的配置。

3.3橋梁減、隔震設計

減、隔震技術是簡便、經濟、先進的工程抗震手段。減、隔震裝置是通過增大結構主要振型的周期使其落在地震能量較少的范圍內或增大結構的能量耗散能力來達到減小結構地震反應的目的。在進行抗震設計時，要根據結構特點和場地地震波的頻率特性，通過選用合適的減隔震裝置、相應參數以及設置方案，合理分配結構的受力和變形。一方面，應將重點放在提高吸收能量能力從而增大阻尼和分散地震力上，不可過分追求加長周期。另一方面，應選用作用機構簡單的減、隔震體系，并在其力學性能明確的范圍內使用。減、隔震設計的效果，需要進行非線性地震反應分析來驗證。

大量研究表明，最適宜進行減、隔震設計的情況主要有：1）橋梁墩柱較剛性，即自振周期較小；2）橋梁很不規則，如墩柱的高度變化較大，有可能導致受力不均勻；3）預測的場地地震運動的能量主要集中在高頻分量，而低頻分量的能量較少（淺震、近震、巖石地基）。因此，要根據結構特點和場地地震動特點決定是否要進行減、隔震設計，以及采取什么減、隔震裝置。

近年來國內外學者提出在橋梁結構中設置粘滯阻尼器來改善結構的抗震性能，已在多座橋梁中得以應用。有研究表明：將隔震支座與粘滯阻尼器組合使用既能減小結構地震力，又能有效地控制梁移及墩、梁相對位移。

4 抗震加固技術

在決定一座橋梁是否如何加固以前，應先評估其抗震能力。主要是先決定墩柱的破壞形式及墩柱的最大延性能力，其次計算整體屈服的地震加速度及整體的最大延性能力，最后算出橋梁的抗震能力Ac值。

4．1 橋梁震害介紹

從歷次破壞地震中，調查得到的公路橋梁震害產生的主要原因有以下幾類：

(1) 支承連接件失效――由于上下部結構產生了支承連接件不能承受的相對位移，使支承連接件失效，上部與下部結構脫開，導致梁體墜毀。由于落梁的強烈沖擊力，下部結構將遭受嚴重破壞。

支承連接件失效的原因，主要是設計低估了相鄰跨之間的相對位移。為了解決這個問題，目前國內外的通常做法是增加支承面寬度和在簡支的相鄰梁之間安裝縱向約束裝置。

(2) 下部結構失效――主要是指橋墩和橋臺失效。橋墩和橋臺如果不能抵抗自身的慣性力和由支座傳遞來的上部結構的地震力，就會開裂甚至折斷，其支承的上部結構也將遭受嚴重的破壞。

鋼筋混凝土柱式橋墩大量遭受嚴重損壞，是近期橋梁震害的一個特點。其原因主要是橫向約束箍筋數量不足和間距過大，因而不足以約束混凝土和防止縱向受壓鋼筋屈曲。目前的解決辦法是通過能力設計和延性設計，使橋梁的屈服只發生在預期的塑性鉸部位，其余結構保持彈性。

(3) 軟弱地基失效――如果下部結構周圍的地基易受地震震動而變弱，下部結構就可能發生沉降和水平移動。如砂土的液化和斷層等，在地震中都可能引起墩臺的毀壞。

地基失效引起的橋梁結構破壞，有時是人力所不能避免的，因此在橋梁選址時就應該重視，并設法加以避免。如果無法避免時，則應考慮對地基進行處理或采用深基礎。

4．2研究現狀

針對橋梁在地震中的震害類型，目前，國內外橋梁抗震加固主要采取以下技術措施：

(1) 在伸縮縫、鉸和梁端等上部接縫處采用拉桿、擋塊或者增加支承面寬度等措施，以防止落梁震害的發生；

(2) 增加鋼筋混凝土橋墩的橫向約束，提高其抗彎延性和抗剪強度，防止橋墩彎曲和剪切震害；

(3) 采用減隔震技術及專門的耗能裝置，提高橋梁的抗震性能。例如采用鉛芯橡膠耗能支座等。

對隔震而言，利用周期、阻尼與位移等相依變量進行參數分析，配合加固目標的訂定，最后提出結合位移設計法的隔震裝置加固設計程序。隔震裝置的分析采用鉛芯橡膠支座(LRB)以及摩擦單擺支座(FPS)兩種。

對減震而言，亦可結合位移設計法進行減震加固設計。可使用替代結構法，將結構以等效勁度及等效阻尼比以線性迭代的方式來進行粘滯性阻尼器(vis-cous damper)的加固設計。

4．3 發展趨勢

國內外地震工程研究人員總結了近年來國內外的震害資料，開始檢討過去單純“強度抗震”設計的指導思想，研究考慮基于性能的抗震設計原則。基于性能的設計(performance-based seismic design)被廣泛的認為是未來結構抗震設計規范的基本思想。抗震設計的性能指標，可以是單一指標，也可以是多指標或組合指標。

從橋梁震害調查中發現，遭受嚴重破壞和倒塌的橋梁結構，絕大部分是源于落梁和抗彎延性不足。因此，國外主要的多震國家，開始強調橋梁結構整體的延性能力，其它一些國家則在原有規范的基礎上，也相應地對保證橋梁結構整體的延性能力，并通過設計和構造保證橋梁結構的整體延性能力。

從加固的對象上來看，美國、日本等橋梁抗震加固水平最高的國家，已經把加固的重點從以前單一的防落梁構造措施，轉移到重視橋墩整體延性上來，以保證加固后的橋梁與新建橋梁的抗震能力相當。

在研究手段方面，整個抗震工程學都出現了越來越重視和依靠地震模擬試驗的發展趨勢。應該注意到現在的試驗已經不再是傳統意義上的簡單試驗，而是和現代科技融為一體的高科技試驗。

4結語

大量的震害表明，合理的結構形式和成功的抗震設計可以大大減輕甚至避免震害的產生。隨著對地震機理認識的逐步加深，提高和完善橋梁結構物的各項功能，以及橋梁抗震構造措施進一步的改進和完善，可以很好地達到橋梁結構的防震和抗震效果。而橋梁抗震加固技術研究已經有了較好的基礎，建議針對我國公路橋梁的特點，得出適合于我國公路橋梁的抗震加固技術，并推廣應用，為提高我國公路橋梁的抗震性能和抵御地震災害的能力提供可靠的技術保證。

參考文獻：

[1]N.M紐馬克.地震工程學原理[M].葉耀先，譯.北京:中國建筑工業出版社，1986.

[2]袁萬城，范立礎.高強混凝土結構的延性抗震設計[J].同濟大學學報，1994，22(4):445-450

第9篇：公路橋梁抗震設計范文

關鍵詞：支座；橋梁；隔震；研究

Abstract: since 2008, our country suffered severe earthquake in succession, the earthquake caused huge economic losses and casualties. And the earthquake damage and huge economic losses caused by the earthquake has caused the bridge structure design, scientific research personnel and social related owner's attention. With the rapid development of bridge in recent years, our country enterprise, to improve and to improve the seismic performance of bridge structure, reduce, isolation technology also obtained the rapid application in our country. In this paper, by studying the second ring road viaduct project in chengdu and isolation bearing installation, which used in the viaduct plate rubber bearings, four fluorine skateboard bearings, tub, reduce, isolation device characteristics of the bearing is studied and some shortages are pointed out in the application of these, and put forward the corresponding Suggestions.

Key words: support; Bridge; Isolation; research

中圖分類號：U445文獻標識碼：A

1 概述

為了降低地震對建筑結構的影響，將建筑結構與地面隔離開來的想法由來已久。上世紀六十年代，美國Kelly提出了疊層橡膠支座隔震的方法，這種方法在以后的橋梁設計中得到了廣泛應用。1994年的美國圣費南爾多地震、1995年日本阪神地震中已經證明了減、隔震技術對于提高結構抗震的能力具有良好的效果。到目前為止，在世界范圍內，至少有20個國家在橋梁的抗震、抗風設計和抗震加固中采用了減、隔震技術。

在傳統橋梁結構抗震設計概念及機理中，主要是依靠橋梁結構、構件自身具有的強度、延性變形、耗能能力來抗震的。這通常容許很大的地震力和能量從地面傳遞給結構，而抗震設計主要考慮的問題是如何為結構提供抵抗這種地震力的能力。盡管通過適當選擇容許出現延性損傷的位置和仔細設計關鍵部位構件的細部構造可以確保結構的整體性，避免橋梁發生倒塌，但橋梁結構構件的損傷是不可避免的。

與依靠增加結構構件自身強度、變形能力來抵抗地震反應的傳統結構的抗震設計方法相比，結構的減、隔震技術無論在提高結構的整體抗震性能方面還是在降低結構的工程造價方面都具有很明顯的好處。

2 減震裝置的類型

近幾十年來，為了提高結構的抗震性能，國內外大量研究人員提出了許多新的抗震技術，主要包括減、隔震技術、被動控制技術、主動控制技術及混合控制技術等。減、隔震技術是指通過采用減隔震裝置來盡可能地將結構或部件與可能引起破壞的地震地面運動或支座運動分離開來，大大減少傳遞到上部結構的地震力和能量。在滿足正常使用要求的情況下，這種分離或解耦是通過增加系統的柔性和提供適當的阻尼來實現。從性質上說，減、隔震方法也是結構控制方法中的一種，屬于被動控制技術。通過這些新技術，尤其是減、隔震技術在實際橋梁結構中的應用，一方面提高了結構的抗震性能，另一方面，通常可以降低整個工程的造價。在一些特殊情況下，入跨越強震區域，采用這些新技術有時是解決實際橋梁結構抗震問題的唯一有效途徑。

而本文的研究對象是成都二環路高架橋工程中使用的兩種減隔震支座——板式橡膠支座（含四氟滑板支座）和GPZ盆式橡膠支座，研究兩種支座的特性和減隔震支座的不足。

2.1 板式橡膠支座及四氟滑板支座特性

板式橡膠支座的主要功能就是將橋梁上部結構的反力可靠地傳遞給墩臺，并同時能適應橋梁上部結構的變形（位移和轉角）。根據這些性能要求，不論是公路橋梁板式橡膠支座還是圓形球冠板式橡膠支座在垂直方向應具有足夠的剛度，從而保證在最大豎向荷載作用下橋梁支座產生較小的壓縮變形，一般要求支座的最大壓縮變形不得超過橡膠厚度的15％。橡膠支座在水平方向則應具有一定柔性，以適應車輛制動力、溫度、混凝土收縮變化及活載作用下梁體的水平位移。同時，橡膠支座的厚度要能適應梁體轉角的需要。

公路橋梁板式橡膠支座可分為非加勁支座和加勁支座兩種。非加勁支座只有一層橡膠構成，在水平力的使用下能使橡膠支座能滿足水平位移的需要，但在豎向荷載作用下,支座的垂直壓縮變形過大，橡膠向側向膨脹，在四周產生較大的凸突，此處橡膠有較大的拉伸變形，而產生應力老化。這類支座在荷載較大的橋梁上很少采用。

板式支座的設計理念就是為了既可承受較大的垂直荷載，又能滿足支座水平位移量的要求，通常可用若千層橡膠片（厚度分別為5、8、11、15mm等）和薄鋼板（厚度分別為2、3、5mm等）為剛性加勁物組合而成(加勁物也可用帆布、鋼絲網或鋼筋)（見圖1）。將各層橡膠與鋼板之間經涂膠粘劑加壓硫化牢固地粘結成為一體。使板式支座在豎直荷載作用下，嵌入橡膠片之間的鋼板將約束橡膠的側向膨脹，從而使垂直變形相應減少，可大大提高支座的豎向剛度。此時橡膠支座的豎向變形。

而四氟滑板式支座則是在板式橡膠支座的表面粘復一層1.5mm-3mm厚的聚四氟乙烯板。四氟滑板式支座除具有板式橡膠支座的所有功能外，由于采用了聚四氟乙烯滑板使梁底不銹鋼板之間的摩擦系數變得很低，可以使橋梁上部構造的水平位移，不受橋梁支座本身剪切變形量的限制，能滿足一些橋梁的大位移量需要。

板式橡膠支座的支座力學性能要求見下表1。

表1板式橡膠支座的支座力學性能

板式橡膠支座抗壓彈性模量E和支座形狀系數S應按下列公式計算：

E=5.4G·S2（1）

矩形支座S=l0a·l0b/2t1（l0a＋l0b）（2）

圓形支座S=d0/4t1（3）

式中：E——支座抗壓彈性模量，MPa；

G——支座抗剪彈性模量，MPa；

S——支座形狀系數；

l0a——矩形支座加勁鋼板短邊尺寸，㎜；

l0b——矩形支座加勁鋼板長邊尺寸，㎜；

d0——支座中間單層橡膠片厚度，㎜；

4t1——圓形支座加勁鋼板直徑，㎜。

圖1板式橡膠支座

2.2 GPZ盆式橡膠支座特性

GPZ盆式橡膠支座又稱為GPZ公路橋梁盆式橡膠支座（見圖2）,它是一種專用于公路橋梁的橋梁支座產品。盆式橡膠支座是將橡膠塊安置于密封鋼盆中的，在三向受力的情況下，而產生相應的反力，承受橋梁的垂直荷載，同時,支座可以利用橡膠的彈性，滿足梁端的轉動，通過焊接在上座板上的不銹鋼板與聚四氟乙烯來進行自由滑移，就可以完成橋梁上部構造的水平位移。盆式支座具有結構合理、變形小、水平位移量大、承載能力大、轉動靈活、并有良好的緩沖性能的特點，是公路橋梁連續式橋梁支座的最佳選擇。

GPZ公路橋梁盆式橡膠支座在組裝前應用丙酮或酒精將四氟板和不銹鋼滑板擦洗干凈,然后在四氟板儲脂坑內注滿5201-2硅脂。然后再安裝地腳螺栓、預埋底柱及防塵罩。在安裝盆式橡膠支座時，應注意將地腳螺栓穿入頂（底）板并旋入底柱內，頂（底）板與底柱之間墊上2mm厚的橡膠墊圈。底柱放入預留孔內，調整好支座平面位置和設計標高后，用環氧樹脂砂漿填滿預留孔。支座四腳高差不得大于2mm。當GPZ公路橋梁盆式橡膠支座安裝就位后，應在頂、底板四周安裝防塵罩。防塵罩不應影響支座的滑移與轉動性能。

圖2盆式橡膠支座

盆式橡膠支座性能如下：

（1）豎向承載力

本標準系列支座的豎向承載力（即支座反力，單位MN）分31級，即0.8、1.25、1.5、2、2.5、3、3.5、4、5、6、7、8、9、10、12.5、15、17.5、20、22.5、25、27.5、30、32.5、35、37.5、40、45、50、55和60。

在豎向設計荷載作用下，支座壓縮變形值不得大于支座總高度的2％，盆環上口徑向變形不得大于盆環外徑的0.5‰，支座殘余變形不得超過總變形量的5％。

（2）水平承載力

本標準系列中，固定支座在各方向和單向活動支座非滑移方向的水平承載力均不得小于支座豎向承載力的10％。抗震型支座水平承載力不得小于支座豎向承載力的20％。

（3）轉角

支座轉動角度不得小于0.02rad。

（4）摩阻系數

加5201硅脂后，常溫型活動支座設計摩阻系數最小取0.03。

加5201硅脂后，耐寒型活動支座設計摩阻系數最小取0.06。

（5) 位移

活動支座位移量超過規定時，可按實際需要適當加大位移量。

3存在不足

減隔震技術的應用就是通過隔振裝置、耗能部件以及同橋梁結構其他構件的共同作用來抵抗預期的設計地震，使其滿足預期的性能目標。在明確隔震橋梁結構在不同水準地震作用下，結構預期的性能和各構件在抗震中所起作用的基礎上，設計人員應根據結構預期的性能目標，“告訴”結構在不同水準地震作用下該怎么做，即抵抗地震力時結構逐層弱化的傳力路徑、耗能機構，是慣性力順利地傳遞到下部結構和基礎，且在整個變化過程中結構的性能是延性的。要達到這個目的，更多的是依賴于設計人員的經驗和對結構在地震作用下的性能的深刻理解，通過合理的設計、構造細節、構造措施來實現，而不是通過復雜的分析方法。

因此，在應該減隔震技術時，為了確保在地震作用下這些減震、隔震裝置能有效發揮主導作用，其他構件抗震為輔，必須對整個橋梁構造體系的抗震傳力路徑清晰的理解，其次是必須采用有效地細構造措施來給予保證。這也就是提醒設計人員等對確保減隔震裝置正常發揮作用的一些構造措施、細節給予足夠的重視。當前我國還沒有完善的橋梁減隔震設計規范，也缺乏足夠的經驗積累，尤其是在構造細節、構造措施方面，而這些方面如果設計不合理，可能導致最終的減隔震裝置無效，甚至是有害的。

為了確保隔震支座在地震作用下充分發揮其作用，隔震支座可自由變形，必須確保足夠的位移間隙。因此在伸縮縫間隙的設置、防落梁措施等構造措施的設置均應對此給予足夠的重視。

4結論

近年來的幾次大地震所造成的震害和巨大的經濟損失已引起了橋梁結構設計人員、科研人員和社會相關業主的重視。而我國也面臨著大規模的公路橋梁建設，跨越強震區橋梁的建造以及對橋梁結構抗震性能的重視，促使我國加快了在橋梁減隔震技術的研究和應用的步伐。

同時，橋梁減隔震技術的成功應用不僅取決于細致的計算分析，更應從總體上把握橋梁結構在預期的地震作用下的動荷載特性，并注重構件的細部設計和采取合理的構造措施，以確保能夠在地震作用下實現預期的抗震性能目標。

參考文獻

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