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公路橋梁抗震設防要求 -工程

工程 時間:2019-01-01 我要投稿
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  1 將公路工程劃分為五個檔次:

  第一檔次為高速公路和一級公路上的抗震重點工程(系指特大橋、大橋、隧道和破壞后修復或搶修困難的路基、中橋和擋土墻等工程),

公路橋梁抗震設防要求

。此類工程地震破壞后會引起嚴重后果,經(jīng)濟上造成重大損失,國防上有特別重要的影響。其抗震等級定為一級,設計基準期為80年。

  第二檔次為高速公路、一級公路的一般工程(系指非重點的路基、中小橋和擋土墻等工程)和二級公路的抗震重點工程以及二三級公路路工程抗震設防目標

  公路工程對政治、經(jīng)濟、國防和抗震救災具有特別重要的意義,地震時一旦發(fā)生破壞,將造成交通中斷,后果非常嚴重。進行公路工程抗震設計時,應根據(jù)不同等級公路的重要性程度,考慮重要性系數(shù)來計算水平地震作用。重要性系數(shù)的取值與工程類別有關,《公路抗震規(guī)范》根據(jù)工程的重要性和修復(搶修)難易程度上橋梁的支座。此類工程抗震設防要求高,具有特別重要的政治、經(jīng)濟意義。其抗震等級定為二級,設計基準期為60年。

  第三檔次為二級公路上的一般工程和三級工路上的抗震重點工程以及四級公路上的梁端支座、梁端連接、支擋措施。此類工程具有比較重要的政治、經(jīng)濟意義。其抗震等級定為三級,設計基準期為40年。

  第四檔次為三級公路上的一般工程和四級公路上的抗震重點工程。此類工程的抗震等級定為四級,設計基準期為20年。

  第五檔次為四級公路上的一般工程。此類工程的年平均晝夜交通量在200輛以下,一般可以不進行抗震強度和穩(wěn)定性驗算。

  我國根據(jù)地震的不確定性、現(xiàn)有的技術條件和國家的經(jīng)濟條件及公路工程的特點和用途,在考慮國家經(jīng)濟力量可以承受并保障人民生命財產(chǎn)的安全和公路工程設施基本完好的前提下,提出了公路工程抗震設計總目標:按規(guī)范要求進行抗震設計的公路工程在發(fā)生與之相當?shù)幕玖叶鹊卣鹩绊憰r,位于一般地段的高速公路、一級公路工程,經(jīng)一般整修即可正常使用;位于一般地段的二級公路及位于軟弱粘性土層或液化土層上的高速公路、二級公路工程,經(jīng)短期搶修即可恢復使用;三四級公路工程和位于地震危險地段(指發(fā)震斷層及其鄰近地段;地震時可能發(fā)生大規(guī)模滑坡、崩塌、岸坡滑移等地段)、軟弱粘土層或液化土層上的二級公路以及位于抗震危險地段的高速公路、一級公路工程,保證橋梁、隧道及重要的構造物不發(fā)生嚴重破壞。

  2 橋梁抗震設計一般規(guī)定

 。1)選擇對抗震有利地段

  選擇公路工程建設場地時,應根據(jù)工程需要,掌握地震活動情況和工程地質(zhì)的有關資料,作出綜合評價,宜選擇有利地段,避開不利地段及危險地段。

  對抗震有利的地段,一般是指堅硬土或開闊、平坦、密實、均勻的中硬土等地段;不利地段,一般是指孤突的山梁、高差較大臺地邊緣、軟弱粘性土及可液化土層等地段;危險地段,是指發(fā)震斷層及其鄰近地段和地震時可能發(fā)生大規(guī)模滑坡、崩塌等不良地質(zhì)地段。

  路線與橋位宜繞避下列地段:地震時可能發(fā)生滑坡、崩塌地段;地震時可能陷塌的暗河、溶洞等巖溶地段和已采空的礦穴地段;河床內(nèi)基巖具有傾斜河槽的構造軟弱面被深切河槽所切割的地段;地震時可能倒塌而嚴重中斷公路交通的各種構造物,

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  對河谷兩岸在地震時可能發(fā)生滑坡、崩塌而造成堵河成湖的地方,應估計其淹沒和堵塞體潰決的影響范圍,合理確定路線的標高和選定橋位。當可能因發(fā)生滑坡、崩塌而改變河流方向、影響岸坡和橋梁墩臺以及路基的安全時,應采取適當?shù)姆雷o措施。

  (2)確定合理的橋梁結構方案

  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(qū)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(qū)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(nèi)力,提高穩(wěn)定性;力求使結構物的質(zhì)量中心與剛度中心重合,以減小在地震中因扭轉(zhuǎn)引起的附加地震力;應協(xié)調(diào)結構物的長度和高度,以減少各部分不同性質(zhì)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(diào)整和處理,以減小地基變形和防止地基失效。

 。3)震害調(diào)查表明,梁橋的震害主要發(fā)生在下部結構,橋墩在縱、橫向水平地震力作用下,會發(fā)生剪切破壞或彎曲破壞,使得墩身錯位傾斜,導致落梁現(xiàn)象,引起橋面垮塌。橋臺背后土體易在地震作用下失穩(wěn),推動橋臺向河心滑移,并伴有沉陷和傾斜,梁體沿縱向擠壓橋臺,重則支座剪壞橋臺斷裂,造成邊跨落梁橋面坍塌。橋梁支座在地震力作用下,破壞形式主要表現(xiàn)為支座錨栓剪斷、活動支座脫落、支座連接破壞等,支座破壞常常導致落梁。震害資料同時顯示,梁橋上部結構一般具有良好的抗震性能,震害主要是梁端撞損、梁片分離等,不影響梁的承載能力,震后也不難修復。

  因此,按照《公路抗震規(guī)范》規(guī)定,在梁橋抗震驗算時,應分別考慮順橋和橫橋兩個方向的水平地震作用[注]計算墩臺和支座承受的水平力以及地震動力水壓力,并應考慮順橋方向橋臺的水平地震力和地震土壓力。而對于簡支梁和連續(xù)梁橋上部結構的抗震能力一般不予驗算,但應采取抗震構造措施。

  橋梁結構動力分析方法,一般情況下橋墩應采用反應譜理論計算,橋臺采用靜力法。對于結構特別復雜,橋墩高度超過30m的特大橋梁,可采用時程分析法。

  3 公路橋梁設計反應譜

  一般梁橋抗震計算仍采用反應譜理論,橋梁抗震設計反應譜與建筑抗震設計反應譜的基本原理和導出方式均相同,但有著不同的表達方式,譜的形狀及參數(shù)取值也有微小差別。

  運用反應譜法計算地震作用時,需要知道反應譜曲線,《公路抗震規(guī)范》以動力系數(shù)為參數(shù)給出了反應譜。 曲線按四類場地分別繪出,阻尼比取為0.05。譜曲線分成三段,短周期部分為斜直線,周期T=0時=1,T=0.1時=2.25;平臺段起點不分場地類別均取為0.1s,平臺段終點周期Tg對于I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類場地分別取0.2s、0.3s、0.45s、0.7s;長周期部分曲線下降速率與場地有關,場地土硬衰減較快,場地土軟衰減較慢;曲線長周期部分至0.5s為止,為保證結構的安全,其下限值取為0.3,四條曲線下降到0.3的周期值分別為1.5s、2.35s、3.8s和6.5s左右。