淺談簡支梁橋的抗震加固設計

1、<p>　　淺談簡支梁橋的抗震加固設計</p><p>　　摘要：我國是地震多發(fā)國家，為保障人民群眾生命財產(chǎn)的安全及公路設施的完好，更好地發(fā)揮公路運輸在抗震救災中的作用，必須對公路橋梁進行抗震設計。本文通過分析簡支梁橋震害成因詳細闡述了簡支梁橋的抗震及加固設計措施。 </p><p>　　關鍵詞：簡支梁橋；抗震加固；震害；支座；減隔震中圖分類號：U448.21+7 文獻標識碼：A

2、 </p><p>　　簡支梁橋震害的破壞形式及震害原因分析 </p><p>　　（一）簡支梁橋震害的破壞形式 </p><p><b>　　1、上部結構破壞 </b></p><p>　　對于梁式結構由于地震效應造成結構本身的破壞在報道中見的不多。梁式結構破壞多是在地震作用下支撐連接構件破壞或下部結構失效導致的落梁。

3、而落梁對墩臺側壁的撞擊又對下部結構造成破壞。 </p><p>　　2、下部結構破壞圬工 </p><p>　　下部一般出現(xiàn)傾斜、倒塌、開裂破壞。鋼筋混凝土結構會出現(xiàn)輕微開裂、保護層混凝土剝落、縱向受力主筋壓曲，截面變化處核心混凝土壓碎等。 </p><p><b>　　3、基礎破壞 </b></p><p>　　擴大基

4、礎和樁基的承臺因本身剛度比較大，自身震害極少見。多是地基發(fā)生沉降、滑移造成基礎變位。樁基礎卻有發(fā)生剪斷、傾斜的破壞。 </p><p><b>　?。ǘ┱鸷υ?</b></p><p><b>　　1、地基土的影響 </b></p><p>　　由于地基土(如飽和粉細紗和飽和粘沙土)的地震液化影響，同樣加大了地震位移的

5、影響，進而放大了結構的振動反應，使落梁的可能性增大。當采用排架樁基礎時，則使樁基的承載力降低，從而造成與地震反應無關的過大的豎向和橫向位移，而簡支梁橋對此尤為明顯。另外，由于地基軟弱，地震時當部分地基液化失效后引起了結構物的整體傾斜，下沉等嚴重變形，進而導致結構物的破壞，震害較重。 </p><p><b>　　2、支座破壞 </b></p><p>　　在地震力的作

6、用下，由于支座設計沒有充分考慮抗震要求，構造上連接與支擋等構造措施不足，或由于某些支座型式和材料上的缺陷等因素，導致了支座發(fā)生過大的位移和變形，從而造成如支座錨固螺栓拔出、剪斷、活動支座脫落及支座本身構造上的破壞等，并由此導致結構力的傳遞形式的變化，進而對結構的其他部位產(chǎn)生不利的影響。 </p><p><b>　　下部結構缺陷 </b></p><p>　　由于橋梁

7、下部結構不足以抵抗其自身的慣性力和支座傳遞的主梁的地震力，導致結構下部的開裂、變形和失效，甚至傾覆，并由此引起全橋的嚴重破壞。 </p><p>　　簡支梁橋抗震設計的思想 </p><p>　?。ㄒ唬┛拐鸶拍钤O計 </p><p>　　由于地震的發(fā)生存在不確定因素和復雜因素，同時結構計算模型需要假定結果且與實際情況存在較大差異，以致“計算設計”在一定程度上較難控制

8、結構的抗震性能，因此，對于結構抗震設計來說，不能完全依賴計算，“概念設計”其實比“計算設計”更加重要。而良好的“概念設計”將直接影響著結構抗震性能。良好的“概念設計”必須是，在設計橋梁方案階段應根據(jù)功能要求、靜力分析和橋梁的抗震性能等取舍抗震結構體系。 </p><p>　　在抗震概念設計時，應重視上、下部結構連接部位和過渡孔處連接部位的設計及塑性鉸預期部位和橋墩形式的選取；應對動力特性進行簡單的分析、對地震反應

9、進行評估，接著結合結構設計對結構的抗震薄弱部位、構造設計及是否能通過配筋等進行進一步地分析。以分別保證橋梁結構的經(jīng)濟性、抗震安全性和在橋址處的場地條件下所選擇的結構體系是良好的結構體系。最后，應根據(jù)分析結果對抗震性能的優(yōu)劣進行綜合性評判，再決定是否對設計方案進行修改。 </p><p>　?。ǘ┭有钥拐鹪O計 </p><p>　　簡支梁橋的抗震延性設計主要是反復進行以下兩項工作： <

10、;/p><p>　　仔細地對預期會出現(xiàn)的塑性鉸部位進行配筋設計； </p><p>　　為保證抗震安全性應分析并驗算整個橋梁結構的抗震能力這兩個階段，直到通過抗震能力驗算。 </p><p>　?。ㄈ蛄簻p、隔震設計 </p><p>　　此設計可以較好地提高橋梁抗震能力，并且具有簡便、先進、經(jīng)濟等優(yōu)點。此種設計的裝置主要是通過對結構的能量耗散

11、能力的增大或者增大結構主要振型周期使其落在能量較少的范圍內兩種措施使結構地震反應減少。在進行減、隔震設計時應充分結合結構特點和場地地震波頻率特性，選用適合的設置方案、相應參數(shù)、及減隔震裝置，并對結構的受力和變形進行合理地分配。 </p><p>　　簡支梁橋抗震設計及加固的要點 </p><p>　?。ㄒ唬┛拐鹪O計要點 </p><p>　　1、利用橋墩延性減震 &

12、lt;/p><p>　　利用橋墩的延性減震是當前橋梁抗震設計中常用的方法。橋墩延性減震是將橋墩某些部位設計得具有足夠的延性，以便在強震作用下使這些部位形成穩(wěn)定的延性塑性鉸產(chǎn)生彈塑性變形來延長結構周期、耗散地震能量。 </p><p>　　在進行延性抗震設計時，按彈性反應譜計算塑性反應的地震荷載需要修正。橋梁抗震設計規(guī)范采用了綜合影響系數(shù)來反映塑性變形的影響，其理論依據(jù)是，當結構進入塑性階段時，

13、地震荷載可以比彈性結構的地震荷載折。結構綜合影響系數(shù)主要考慮了這一因素。 </p><p>　　對常規(guī)的簡支橋梁結構應加強橋面的連續(xù)構造，以及需提供足夠的加固寬度以防止主梁發(fā)生位移落梁，另外還應適當?shù)募訉挾张_頂蓋梁及支座的寬度，并增設防止位移的隔擋裝置。 </p><p>　　在地震區(qū)的橋梁結構以采用跨度相等、每聯(lián)連續(xù)跨內下部墩身剛度相等為宜?？缍炔痪丈韯偠炔坏葮O易發(fā)生震害，這已經(jīng)為國

14、內外許多震害所證實。對各墩高度相差較大的情況可采用調整墩頂支座尺寸和樁頂設允許墩身位移的套筒來調整各墩的剛度，以便使之剛度盡量保持一致。 </p><p>　　對高烈度區(qū)的橋梁設計應在縱向設置一定的消能裝置，如采用減、隔震支座(如聚四氟乙烯支座、迭層橡膠支座、鉛芯橡膠支座等)以及在梁體和墩臺的連接處增加結構的柔性和阻尼以便共同受力和減小水平橋梁荷載。 </p><p>　　墩柱設計中應盡可

15、能的使用螺旋形箍筋，以便為墩柱提供足夠的約束。另外墩身及基礎的縱向鋼盤伸入蓋梁和承臺應有一定的錨固長度以增強連接點的延性，并且，橋墩基腳處應有足夠的抵抗墩柱彎矩與剪切力的能力，不允許有塑性鉸接。 </p><p>　　6、橋梁位置應選在良好和穩(wěn)定的河段，如果必須在穩(wěn)定性差的軟弱場地上河段通過時，應盡量采用橋梁中線與河流正交，這樣即使地震產(chǎn)生河岸滑移，影響也較??；若采用斜交，地震時極易產(chǎn)生河岸向河心滑移，會使橋梁隨

16、之發(fā)生錯動或扭轉破壞。 </p><p>　　另外，應注意在主河槽與河灘分界的地形突變處，應盡量避免設墩，否則應予以加強措施以減免滑移。 </p><p>　?。ǘ┘庸淘O計的要點 </p><p>　　1、維護結構連接件 </p><p>　　當支承連接件不能承受橋梁上、下部結構產(chǎn)生的相對位移時可能會失去相應的作用，并導致梁體墜毀。而這種情

17、況往往都是由施工單位和養(yǎng)護單位在橋梁支承連接件的性能質量的重視度不夠所引起的。因此，我們應定期對橋梁支座、伸縮縫等連接構件進行維護。在國內目前采用較多的維護方法有采用擋塊、連梁裝置等安裝于伸縮縫等上部接縫處；安裝限位裝置于簡支的相鄰梁間；為耗散作用于機構的地震能量增加耗能裝置及減隔震支座；增加支承面的寬度等措施。此外，在橋梁使用期間定期檢查并維護支座時應隨時清除伸縮縫內的雜物。 </p><p><b>

18、;　　2、加固上部結構 </b></p><p>　　加固上部結構主要有粘貼鋼板加固法、增大截面加固法和結構體系轉換法。粘貼鋼板加固法主要在梁板橋的主梁底部出現(xiàn)嚴重橫向裂縫時使用。在粘貼鋼板、鋼筋或纖維時應特別注意粘貼位置，即粘貼位置應盡量遠離中性軸加固區(qū)。同時還應注意黏結劑的性能以保證錨固的可靠性；增加截面加固法主要是增設鋼筋在橋梁下部以提高主梁的抗彎能力。同時，如果增設的鋼筋較多可考慮將主梁下部的

19、截面面積增大以避免超筋構件的出現(xiàn)。 </p><p>　　另外，應設置錨固筋、傳力銷、剪力鍵等可靠的連接物在新老結構材料之間以避免增加的重量破壞原截面；結構體系轉換法主要指將可承受負彎矩的鋼筋設置在簡支梁的梁端，使相鄰兩主梁連起來就可形成多跨連續(xù)梁，進而達到提高橋梁承載力的目的。 </p><p><b>　　3、加固下部結構 </b></p><

20、p>　　下部結構的加固主要有柱罩、填充墻、連梁、加固支座、加固帽梁、橋臺和加固基礎等措施。填充墻具有提高柱的橫向能力和限制柱的橫向位移等特點，可用于多柱橋梁；連梁可提高混凝土排架的橫向能力。連梁可置于排架底部標高處替代墩帽，也可置于地面標高和排架底部標高之間的某個位置以調整特定排架的橫向剛度；一直以來支座都是地震中受損最容易的部位，而為加固支座現(xiàn)在一般都采用隔震支座加固橋梁的方式，此外還有用鉛芯橡膠支座或者纜索與彈性支座配套使用代

21、替彈性支座的方法。 </p><p><b>　　結語 </b></p><p>　　綜上，簡支梁橋結構有效的抗震和加固措施還有許多,因此我們在橋梁設計過程中只要認真分析和了解結構的地震反應和特性,精心設計并采取一系列有效的抗震措施,我們不但可以很好地達到結構的防震和抗震效果,同時對提高和完善橋梁結構物的各項功能性、經(jīng)濟性和社會效應性同樣是有益的。 </p>

22、;<p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]謝旭.橋梁結構地震響應分析與抗震設計[M].北京:人民交通出版社，2006. </p><p>　　[2]李偉，崔雷，王玉海，韓繼國，等.橋梁抗震設計及對策分析[J].吉林交通科技，2010.2.[3]錢讓清.簡支梁橋抗震設計的研究——以江蘇宿遷橋抗震設計為例[J].工程抗震，2003.