淺析橋梁抗震設計說明(編輯修改稿)
2025-05-06 03:16 本頁面
【文章內容簡介】 大值，稱為極限階段。極限時節(jié)點內箍筋幾乎全部屈服。（四）破損；雖然變形持續(xù)加大，但是節(jié)點承載能力開始降低，核心區(qū)混凝土大塊剝落。破損時節(jié)點的承載能力約為極限時的80%一90%。二、加強節(jié)點強度：在地震作用下，希望塑性鉸出現(xiàn)在梁端，這樣就不會引起高層結構太大的側向變形，避免了倒塌的后果。但是在橋梁結構中，如果梁端出現(xiàn)較大的轉角，就會引起橋面系極大的破壞，甚至使橋梁結構完全喪失使用功能，這是人們所不愿看到的。因此在橋梁抗震設計中，一般選擇塑性鉸出現(xiàn)在橋墩中。由于橋梁結構都是單層或者雙層，即使墩柱中出現(xiàn)塑性鉸，在設計預期的地震作用下，只要墩柱的延性能力滿足塑性鉸轉角的需求，都不會引起倒塌的后果。對于橋梁節(jié)點部位的抗震要求，則與建筑抗震規(guī)范一致。節(jié)點是連接橋墩和蓋梁的傳力構件，是保證整個結構良好工作的關鍵部位，屬于能力保護構件，因此對其強度和剛度要求都較高。（一）在由橋墩和蓋梁組成的框架結構中，在橫向地震作用下，塑性鉸可能出現(xiàn)在墩底截面，墩頂截面，節(jié)點，梁端截面。根據能力抗震設計思想，蓋梁的極限強度一般要比橋墩截面大，如果蓋梁中配有預應力筋，其極限強度會更大，因而一般不會稱為結構的薄弱環(huán)節(jié)。在橫向作用力增大的過程中，墩底截面彎矩最大，首先進入屈服狀態(tài)。在墩底截面出現(xiàn)塑性鉸以后，截面上的彎矩會保持平穩(wěn)狀態(tài)不再增長，而墩頂截面的彎矩會隨框架變形的增加而持續(xù)增大，節(jié)點核心區(qū)域內的箍筋應力也會隨之增加直至屈服。此時，節(jié)點區(qū)域的剛度出現(xiàn)退化，會削弱對墩頂截面的約束，甚至形成鉸接約束，從而引起結構中的內力重分布，使結構側向變形加速變大，對結構橫向抗震性能是很不利的。節(jié)點核心區(qū)的箍筋如果在墩底截面的塑性鉸出現(xiàn)以前就進入屈服，會削弱對墩頂截面的約束，甚至形成鉸接約束，從而引起結構中的內力重分布，墩頂截面彎矩減小，墩底截面彎矩增大，使得墩底更快進入屈服狀態(tài)，從而降低框架結構的橫向抗震性能。（二）在不同的縱筋配筋率下，墩底截面總是首先進入屈服狀態(tài)，梁端截面基本不屈服，在配筋率小于3%時，墩頂截面也會達到屈服，當配筋率超過3%時，墩頂截面并未達到屈服狀態(tài)。這說明在不同的配筋率下，節(jié)點部位并不是保持相同的剛度。當節(jié)點部位出現(xiàn)剛度軟化以后，對墩頂截面的約束減弱，從而導致墩頂截面彎矩減小。（三）節(jié)點區(qū)域的配箍率對結構的橫向抗推極限承載能力影響并不大，這是因為計算中假定梁柱中延伸入節(jié)點區(qū)域的主筋和混凝土粘結良好，核心區(qū)混凝土所承受的剪力都能完全傳遞到主筋中去。這樣梁柱的主筋就承擔了節(jié)點核心區(qū)中的剪力，因而箍筋的作用體現(xiàn)不明顯。事實上在混凝土開裂以后，隨著裂縫的發(fā)展，主筋與混凝土之間的粘結惡化導致滑移的產生，混凝土中的剪力就不能完全傳遞到主筋，此時就需要依靠節(jié)點中的箍筋承擔抗剪作用。如果箍筋配置過少，節(jié)點就無法將上部結構的慣性力傳遞到橋墩中去，節(jié)點核心區(qū)出現(xiàn)脆性剪切破壞，對結構抗震非常不利。節(jié)點核心區(qū)內的豎向箍筋始終應力很大，其主要原因，是因為靠近節(jié)點外側承托附近的豎向箍筋，為了要平衡小斜壓桿中的壓力，內力很大，很容易就達到屈服，在設計中需要給予重視。節(jié)點核心區(qū)中配置適量的箍筋，除了能起到約束混凝土，提高混凝土強度的作用以外，在混凝土開裂后能箍筋直接參與受力，是保證節(jié)點裂縫不會充分開展，剛度不出現(xiàn)急劇退化的有效措施。綜上所述，在橋梁結構中，如果橋墩和蓋梁剛度比較接近，則在地震作用下，結構受到側向賡性力作用，節(jié)點核心區(qū)箍筋受力很大，容易出現(xiàn)節(jié)點剛度退化。一方面會導致節(jié)點核心區(qū)混凝土剪切破壞，另一方面又會導致橋墩內力重分布，墩底截面彎矩加大，更快達到屈服狀態(tài)，降低橋梁結構橫橋向整體的抗震能力。而在蓋梁和橋墩抗彎剛度相差較大時，在地震橫橋向作用下，墩底和墩頂部位的塑性鉸更容易形成，節(jié)點部位相對更加安全，符合能力抗震設計思想。橋梁的震害橋梁震害是地震災害中最為常見的一種橋梁震害，具體情況是橋臺和路基同時向河心移動，樁柱式橋臺的樁柱隨之開裂、傾斜、折斷；重力式橋臺的胸墻開裂，橋臺臺體下沉、移動、轉動；橋頭的引道沉降，翼墻開裂、損壞，施工縫開裂，橋臺撞擊主梁導致結構破壞。橋臺的移動、傾斜可能導致主梁受壓損壞，甚至有可能使主梁坍毀。同樣高發(fā)的橋梁震害還有橋墩震害以及支座震害。橋墩的震害主要有橋墩傾斜、沉降、移位、墩身剪斷、開裂，受壓緣的混凝土崩壞，鋼筋屈曲、裸露，橋墩與基礎連接處折斷、開裂等等。在震力作用下，部分支座在最初設計時并未充分考慮到抗震要求，缺乏連接、支擋等結構的必要構造措施，有些情況下，支座材料與形式上的缺陷直接造成支座產生過大的移位或者形變，進而導致了支座錨固螺栓剪斷、活動、拔出，支座脫落，支座主體結構破壞等。這樣的情況會導致結構力的傳遞形式發(fā)生變化，對整體結構中的其他部件產生非常不利的影響。最為嚴重的橋梁震害現(xiàn)象則是主梁墜落。主梁墜落又稱落梁，主要成因是橋臺、橋墩的傾斜或者倒塌，梁體碰撞、支座破壞、相鄰橋墩間相對位移過大等情況。除此之外，地基與基礎震害也是導致橋梁倒塌的嚴重橋梁震害。地基震害導致的橋梁破壞屬于災后難以修復的橋梁震害，主要成因包括不均勻沉降、砂土液化、穩(wěn)定性低等因素造成的地層水平移動、地層下沉、地層斷裂。地基破壞與
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