大跨径连续刚构桥抗震分析和评价基本方法

刘宏伟

摘 要：道路桥梁是一个国家发展经济必需的前提条件。作者从抗震的角度分析了当前我国的路桥项目的防震工作相关的内容。

关键词：大跨径连续刚构桥；抗震分析和评价；抗震设计

引言

最近几年，我们国家的经济获取了非常显著的发展，此时很多先进的科技工艺开始应用到工作当中，比如路桥项目中大量的使用预应力等科技，目前路桥项目中普遍使用大跨径的连续刚构桥。特别是在山岭区域，其使用率更高。现在在建的以及完工的项目中，绝大部分桥梁的高度都超过一百五十米。但是国家目前制定的抗震资料只适合用到那些高度在一百五十米之下的项目中。所以对于那些较高高度的项目假如还是使用当前的条例的话，就会导致抗震工作开展不到位。作者结合当前的设计规范论述了一百五十米之上的桥梁的抗震测评工作。

1 大跨径桥梁抗震分析、评价基本方法

通常来说，在我们对大跨径连续桥开展抗震测评工作的时候，要切实的按照如下的环节开展工作：确定地震动输入，相关截面弯矩曲率分析，模型简化和模态分析，地震反应分析和验算，结构抗震措施检查。

1.1 确定地震动输入

当前我国的路桥项目参照的是两阶段的抗震思想。也就是说其设计是按照E1和E2两级设防标准开展的。通常来讲，E1地震对应的设防标准应按照满足“中震弹性”的要求确定，E2地震对应的设防标准应按“大震可修”的要求确定。因此，按照要求，E1地震对应使桥梁主体结构处于弹性工作状态的地震，重现期一般取“中震”相应的地震重现期即可，而E2地震对应使桥梁主体结构处于塑性工作状态的地震。针对A类的项目来讲，它们的设防标准较之于其他的要高一些，这样就会使得投资变多。所以，在最初的设计的时候，进行桥梁E2阶段的抗震分析时，取两种临界情况下的地震输入E2-1和E2-2，分别对应结构处于塑性区工作的两种临界状态，而E2地震最终所选取的重现期应由主管部门进行经济性比较后确定。E2地震对应的设防标准最终确定后，再对桥梁进行E2阶段的抗震分析，然后结合分析进行测评工作。如果需要的话，还应该变更设计以此来确保其合乎防震的规定。

1.2 相关截面弯矩曲率分析

根据截面等效屈服曲率的定义可知，截面的等效抗弯刚度为当截面受拉钢筋屈服时开裂截面的抗弯刚度，应该比截面出现裂缝之前的混凝土面的抗弯刚度数值要小。在真正的发生地震的时候，构件通常是处在裂缝模式中的，假如按照全截面模式来计算它的刚度的话，此时内力的计算数值较之于正常的要大一些，此时就会导致结构看似很快就呈现出塑性状态，其实，只要计算的弯矩数值没有超过等效弯矩数值的话，我们就可以判定构件此时还是可以正常工作的。截面的等效抗弯刚度可根据截面的弯矩曲率分析结果给出，即由恒载轴力作用下截面的屈服弯矩和屈服曲率之比计算得出。如果计算得到的弯矩数值比等效弯矩要大的话，此时就会在截面周围出现塑性铰。而且当截面的弯矩变大的时候，该区域也会形成塑性的转动。在实际的工作中，我们可以设计铰弹簧，以此来模拟上述的塑性活动。该弹簧的刚度可以等同为塑性铰的刚度，在具体的计算的时候，我们可以通过变换弹簧的刚度数值，来确保上述区域的弯矩控制在合理的区间之内。

1.3 模型简化和模态分析

要想开展好抗震结构分析工作，就必须明确好一个大的前提。也就是说要精简结构，进而得到一个可以体现结构动力特征的模型。它能够模拟桥梁的刚度以及质量的分布等等的内容，除此之外，还要确保其能够反映出结构的非线性的活动情况。我们在论证模型是不是与真实结构体现的结果一致的时候，常会使用一个方法也就是对结构开展模态分析工作，进而对得到的数值开展全方位的判定。通过使用模态分析措施，还可以为后续的分析工作提供相应的数据内容。

1.4 地震反应分析和验算

在地震输入、构件等效抗弯刚度及结构动力分析模型等输入条件确定后，即可进行E1和E2地震作用下结构的地震反应分析和验算工作。相应于三种概率水准的地震输入，该项抗震分析以及验算活动同样也被分成三种。在E1地震作用下，对结构开展抗弯以及抗剪性能的测算，该项测算活动是为了分析主体是不是合乎弹性指标，也就是分析运算的弯矩是不是比屈服弯矩要小，抗剪验算主要是对结构潜在塑性铰区域的斜截面抗剪强度进行验算。因为E1地震之下的结构主体处在一种弹性的模式之中，所以此时不用分析其是不是出现了变形。而对于E2-1和E2-2两个概率水准的地震作用下，因为结构会生成塑性铰，所以，在做好抗弯以及抗剪强度的运算之外，还要进行的一项工作就是分析结构的变形现象。

1.5 结构细部构造措施和结构抗震措施检查

除了对结构进行E1和E2地震作用下的地震反应分析和强度等验算外，还应该结合设计理念，详细的分析结构的细节以及抗震方法等。因为，实际上结构的抗震计算分析和验算是以结构的细部构造措施满足地震要求作为前提的，如果细部的构造方法受到干扰，或是因为没有做好抗震工作而形成落梁现象的话，此时结构的强度就无法体现出来，严重的话还会使得整个桥梁不能够正常的运作。

2 大跨径连续刚构桥抗震分析、评价的具体特点

第一，对于连续的刚构桥来讲，它们的主梁是预应力体系的，而且它们的刚度较之于下方的构造来讲要大一些，所以不用对其进行刚度的折减。在分析它的弯矩分析的时候，只考虑桩基之类的构件就可以了。第二，此类桥梁的主体是主梁以及墩柱，它的纵梁并非是关键的结构，在实际工作中规定E1地震之下其主体要有较高的弹性，对于纵梁来讲，可以以塑性的状态存在。第三，因为这种桥梁的主梁的结构是预应力模式的，而且它的刚度较大，所以E2地震下主体结构进入塑性工作的两种临界状态是指桥梁墩柱进入塑性工作的两种临界状态。第四，考虑到具有适当刚度的纵系梁对墩柱的受力有利。所以，当我们开展抗震测评的时候，把纵梁当成延性构件，而且在地震力的影响之下对测算梁的塑性铰。第五，在纵向地震作用下，桥梁墩柱潜在的塑性铰处于顶、底端部区域，在横向地震作用下，墩柱潜在塑性铰处于墩底端部区域。而且，比对于墩柱来讲，纵系的梁的刚度要低一些，如果发生地震的话，其两侧也会形成塑性铰，进而我们可知在其和墩柱相连的地方是没有塑性铰存在的。最后，因为我们分析的时候是将纵梁看成是延性构件的，因为其截面较之于墩柱小，所以它会在E1时期就形成塑性铰。所以，一旦纵梁在此类地震力的影响下生成了塑性铰的话，就要认真的测算它的转动力。

3 结束语

作者先是论述了当前我国的大跨径桥梁的抗震相关的知识，进而结合此类桥梁本身的特性，对其抗震分析以及测评工作进行了一些补充，目的是为了更好的带动我们国家的路桥项目的发展，确保其更好的为国家的经济建设贡献力量。

参考文献

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