鋼筋混凝土曲線橋梁抗震分析與設(shè)計(jì)

顔世健

（中鐵十六局集團(tuán)第四工程有限公司 北京 懷柔 101400）

1 引言

地震是人們密切關(guān)注的地質(zhì)問(wèn)題，隨著近年來(lái)的地震多次發(fā)生，人們對(duì)抗震也有了很大的關(guān)注，抗震措施也不斷的得到完善，地震給我們敲醒了警鐘，地震不僅給我們帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)還毀壞了很多建筑，我國(guó)的橋梁抗震技術(shù)就是在這種情況下被引起重視然后不斷改善的，這對(duì)設(shè)計(jì)者也有很嚴(yán)格的要求，設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)橋梁時(shí)不僅考慮其外觀因素，最重要的要考慮它的性能，是否穩(wěn)固，是否抗震。我國(guó)的橋梁抗震技術(shù)在不斷的完善之中。

2 我國(guó)橋梁的現(xiàn)狀

首先分析我國(guó)的地理位置，我國(guó)處在中部地區(qū)，邊緣是兩個(gè)著名的地震帶，一個(gè)是環(huán)太平洋地震帶，另一個(gè)是亞歐地震帶，我國(guó)就是被這兩個(gè)地震帶包圍，近年來(lái)，從汶川地震，又有九寨溝地震，地震的突發(fā)頻率特別高，而且強(qiáng)度大，毀滅性強(qiáng)。橋梁作為重要的工程，它的抗震性更應(yīng)該得到關(guān)注，在進(jìn)行抗震救災(zāi)工作的同時(shí)，不僅是建筑下的災(zāi)害，還有公路交通的毀壞。我國(guó)現(xiàn)階段的橋梁抗震技術(shù)還有待提高，它處于正在發(fā)展的階段，尚未完善。

3 橋梁抗震報(bào)告分析過(guò)程

3.1 技術(shù)指標(biāo)

技術(shù)指標(biāo)中主要注重的是荷載等級(jí)與設(shè)計(jì)安全等級(jí)兩個(gè)等級(jí)之分。外加地震防烈度。這三項(xiàng)指標(biāo)是橋梁抗震報(bào)告中重點(diǎn)需要分析的技術(shù)指標(biāo)。

3.2 材料分析

橋梁在設(shè)計(jì)過(guò)程中要對(duì)其材料進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，在橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中運(yùn)用最多的還是鋼材，在設(shè)計(jì)使用的過(guò)程中，要充分考慮它的性能，抗腐蝕性能以及抗震性能，多方面綜合考慮材質(zhì)的應(yīng)用。

3.3 預(yù)應(yīng)力分析

此項(xiàng)分析指標(biāo)包括多個(gè)方面，第一是鋼筋的性質(zhì)，鋼筋的拉伸程度在一定的技術(shù)指標(biāo)范圍之內(nèi)，如果超出這個(gè)指標(biāo)之外，就要對(duì)其選擇進(jìn)行重點(diǎn)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)。同時(shí)還有鋼筋的橫截面積，再一個(gè)就是考慮到鋼筋與外界的摩擦因素，摩擦力會(huì)影響鋼筋的使用效果，接觸面積是很重要的影響元素之一，合理控制鋼筋橫截面積的大小，使其的摩擦力不至于太大，對(duì)橋梁抗震分析過(guò)程的研究減小了阻力。

3.4 研究?jī)?nèi)容

（1）橋梁動(dòng)力特征的分析過(guò)程

（2）橋梁抗震特征的分析過(guò)程，橋梁在進(jìn)行抗震分析過(guò)程中，首先要考慮橋墩的性能，地基是重點(diǎn)的考慮因素，地基不穩(wěn)固，橋梁的抗震就沒(méi)有任意意義。橋墩的設(shè)計(jì)是橋梁設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。多數(shù)橋梁在地震過(guò)程中會(huì)發(fā)生穩(wěn)固性的變動(dòng)，所以對(duì)其的彈性指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定分析是橋梁抗震特征分析的一個(gè)必要的元素。

設(shè)計(jì)對(duì)象是整個(gè)橋梁，在設(shè)計(jì)過(guò)程中單純的性能分析是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還要進(jìn)行地震演練分析，合理建模，建模過(guò)程中充分考慮橋梁兩側(cè)支撐物的選材以及性質(zhì)。曲線橋梁在設(shè)計(jì)中會(huì)有一定的難度系數(shù)，為了減少這種因素對(duì)研究整個(gè)過(guò)程中的影響，需要采用轉(zhuǎn)化的設(shè)計(jì)思路，將曲線設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為直線設(shè)計(jì)，采用微積分的手機(jī)對(duì)其進(jìn)行計(jì)算，對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行合理分析與整理，最后作出總結(jié)。

（3）計(jì)算過(guò)程分析

計(jì)算要運(yùn)用計(jì)算機(jī)，有專門的計(jì)算軟件，采用專業(yè)的Midas或者Civil軟件進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算過(guò)程要靈活，不能執(zhí)著于一項(xiàng)數(shù)據(jù)的研究，要多次測(cè)量尋找平均值，不能有太大的偏差，計(jì)算結(jié)果要符合國(guó)家規(guī)定的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)范圍之內(nèi)。

（4）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)各項(xiàng)指標(biāo)要遵守《鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范》中相關(guān)指定規(guī)則。以及《公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則》。

3.5 抗震指標(biāo)分析

需要用到的相關(guān)手冊(cè)是《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》，在進(jìn)行橋梁抗震過(guò)程的計(jì)算過(guò)程中，要充分遵守《鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。不能有太大的偏離?？拐鸬南禂?shù)要進(jìn)行階段性的測(cè)定分析，研究結(jié)果要有一定的時(shí)效性。設(shè)防目標(biāo)分析也是多方面的，對(duì)地震進(jìn)行分類可以分為罕見地震，多次頻發(fā)地震以及設(shè)計(jì)地震三種，每種地震橋梁抗震分析指數(shù)是不同的，在罕見地震中要對(duì)鋼筋性能進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，鋼筋在遭遇重大地震會(huì)發(fā)生性質(zhì)的變化，比如伸縮性能會(huì)有嚴(yán)重的影響，這對(duì)橋梁的穩(wěn)固性有了特別大的影響。

3.6 地震參數(shù)分析

（1）地震分析的重要元素是地震波的變化，將其變化在計(jì)算機(jī)上表現(xiàn)出來(lái)就是曲線的形式，這個(gè)曲線的變化過(guò)程有點(diǎn)像心電圖，對(duì)此圖進(jìn)行分析與整理，最后作出總結(jié)，根據(jù)曲線變化進(jìn)行地震分析用概述，對(duì)其作出合理的評(píng)價(jià)。將上述提到的三種地震形式都通過(guò)繪制曲線圖的方式進(jìn)行分析，然后作出對(duì)比，找出它們的不同點(diǎn)。針對(duì)不同的分類作出相應(yīng)的分析報(bào)告，最后歸類整理總結(jié)。

（2） 阻尼參數(shù)特征分析

結(jié)構(gòu)阻尼有兩個(gè)重要部分，第一個(gè)部分是結(jié)構(gòu)材料的阻尼性質(zhì)，另一個(gè)是橋墩以及底座在震后發(fā)生形變以后的過(guò)程分析。前者采用著名的瑞利比例阻尼，后者主要側(cè)重于分析橋梁在地震以后自己設(shè)計(jì)過(guò)程中的彈性指數(shù)，表示其選材的應(yīng)變能力特征，在進(jìn)行參數(shù)分析的過(guò)程中要進(jìn)行合適的數(shù)學(xué)建模分析過(guò)程。

4 橋梁抗震設(shè)計(jì)

橋梁抗震設(shè)計(jì)是橋梁抗震過(guò)程的綜合性元素，在進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程中，不僅要符合國(guó)家規(guī)定的各項(xiàng)指數(shù)，更要注重實(shí)際的應(yīng)用成果。綜合以上提到的各項(xiàng)指標(biāo)，相關(guān)技術(shù)人員要提高自身的技術(shù)，在進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程中要對(duì)數(shù)據(jù)的處理具有隨機(jī)應(yīng)變的能力，數(shù)據(jù)的處理不是非常容易的，這就要更具各個(gè)部件的參數(shù)進(jìn)行近似處理，對(duì)于一些精度要求高的計(jì)算要盡可能的少做一些數(shù)據(jù)的近似處理。對(duì)于一些要求不高的要做一些近似處理，方便于計(jì)算，節(jié)約計(jì)算時(shí)間，從很大程度上也節(jié)約了生產(chǎn)成本。是我們技術(shù)進(jìn)步以及熟練掌握技術(shù)的進(jìn)步體現(xiàn)。設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)過(guò)程要充分考慮穩(wěn)定性因素，要實(shí)地考察，不斷進(jìn)行測(cè)試，最終才能取得滿意的成果。

5 橋梁抗震分析與設(shè)計(jì)中的問(wèn)題

在建模過(guò)程中要考慮諸多因素，比如在構(gòu)建模型的時(shí)候要采用3D的立體效果圖，更容易表現(xiàn)橋梁的設(shè)計(jì)過(guò)程。一些重要的元素，比如橋梁主題輪廓，橋墩形狀以及兩邊支撐物都要在圖上表現(xiàn)出來(lái)。

6 結(jié)語(yǔ)

橋梁抗震系統(tǒng)在整個(gè)橋梁抗震行業(yè)有重要的發(fā)展前途，為整個(gè)行業(yè)的發(fā)展提供了動(dòng)力。隨著地震的頻繁發(fā)生，我國(guó)的抗震措施也在不斷的完善之中，橋梁抗震體系就是其中的一個(gè)重要方面，橋梁抗震系統(tǒng)的發(fā)展是我國(guó)在橋梁抗震以及地震的預(yù)防方面做出的一部分貢獻(xiàn)，雖然從某些程度上來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)系統(tǒng)還不是特別完善，但是它也是我國(guó)橋梁抗震系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)步伐，一步一步的發(fā)展是我們的進(jìn)步。在設(shè)計(jì)者以及施工技術(shù)人員的共同努力之下，再加上局勢(shì)的變動(dòng)，政府的大力支持，我國(guó)在這個(gè)行業(yè)的發(fā)展是不容小覷的。

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