劉文亮 楊濤 李昭
摘要:本文介紹了市政橋梁常見(jiàn)的病害及其發(fā)生的原因,闡述了市政橋梁防霣設(shè)計(jì)的原理與原則,并對(duì)市政橋梁抗震設(shè)計(jì)的主要實(shí)現(xiàn)途徑進(jìn)行了探討。
關(guān)鍵詞:市政橋梁;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);防震設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào):U442.55 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674—3024(2017)06—0096—01
引言
市政橋梁防震設(shè)計(jì)關(guān)系著車輛行駛的舒適性和安全性,對(duì)于現(xiàn)代化城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要影響,一旦市政橋梁防震設(shè)計(jì)不合理,會(huì)給市政橋梁工程埋下永久的安全隱患,若市政橋梁結(jié)構(gòu)坍塌,嚴(yán)重威脅人們的生命安全,造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
1市政橋梁常見(jiàn)病害分析
市政橋梁工程投入運(yùn)行后,很容易受到多種因素的影響,出現(xiàn)各種各樣的病害和問(wèn)題:其一,梁式市政橋梁受到地震因素影響,相關(guān)結(jié)構(gòu)構(gòu)件發(fā)生位移,使得市政橋梁結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)位置由于蓋梁寬度不足,造成梁體結(jié)構(gòu)發(fā)生相互碰撞甚至落梁,導(dǎo)致市政橋梁結(jié)構(gòu)損壞,對(duì)于拱式的市政橋梁,在地殼運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,腹拱和拱上建筑發(fā)生損壞,拱腳和拱頂?shù)墓叭Ξa(chǎn)生裂縫,甚至造成整個(gè)市政橋梁隆起變形;其二,地震作用下會(huì)造成地基土層液化,在很大程度上加快了地面的位移,加速市政橋梁結(jié)構(gòu)的損壞,加大市政橋梁結(jié)構(gòu)落梁的可能性;
2橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)病害的原因
2.1樁身和基礎(chǔ)損壞。市政橋梁樁身和基礎(chǔ)損壞主要是由于市政橋梁工程位于地震的破壞斷裂帶,受到地震力作用影響,市政橋梁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)發(fā)生沉降和移位。有些市政橋梁工程施工現(xiàn)場(chǎng)包含大量的液化砂土土層,地基基礎(chǔ)發(fā)生不均勻沉降,導(dǎo)致市政橋梁樁身和基礎(chǔ)損壞。
2.2橋臺(tái)、節(jié)點(diǎn)和墩柱損壞。橋臺(tái)、節(jié)點(diǎn)和墩柱損壞主要發(fā)生在系梁和墩柱的連接位置、蓋梁和墩柱的連接位置以及墩柱塑性鉸處,在地震作用力影響下,市政橋梁結(jié)構(gòu)中的縱向受力筋受到損壞,很容易導(dǎo)致市政橋梁結(jié)構(gòu)傾覆。
2.3落梁。市政橋梁落梁主要是由于地震作用下支座底部和橡膠支座梁底損壞或者發(fā)生滑動(dòng)、活動(dòng)支座位移量較少、固定支座強(qiáng)度較差等,市政橋梁結(jié)構(gòu)逐漸發(fā)生位。同時(shí),市政橋梁梁體結(jié)構(gòu)和墩臺(tái)存在較大的高位差,防落梁設(shè)計(jì)不科學(xué),市政橋梁墩臺(tái)支承寬度無(wú)法滿足相關(guān)抗震設(shè)計(jì)要求。另外,擋塊強(qiáng)度不足,伸縮縫設(shè)置不當(dāng),受到地殼運(yùn)動(dòng)的影響,伸縮縫擠壓損壞,擋塊受到剪切力影響,無(wú)法發(fā)揮良好的使用性能,導(dǎo)致市政橋梁工程落梁。
3市政橋梁防霣設(shè)計(jì)的原理與原則
3.1設(shè)計(jì)原理。市政橋梁一般的設(shè)計(jì)原理就是在滿足設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度和剛度的前提下,盡量經(jīng)濟(jì)美觀地設(shè)計(jì)出橋梁的結(jié)構(gòu)和形狀。橋梁防震設(shè)計(jì)在我國(guó)古代主要是考慮了自然災(zāi)害對(duì)橋梁的影響,隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展,橋梁技術(shù)的突飛猛進(jìn),橋梁的防震設(shè)計(jì)主要考慮通過(guò)提升橋梁總體強(qiáng)度起到防震作用和提高重要構(gòu)件、部位性能達(dá)到隔震效果。房屋、橋梁、隧道等土木工程建筑物在考慮了建筑材料的自重、滿足建筑物使用功能可能會(huì)產(chǎn)生的荷載、自然力(包括風(fēng)力、地震力、自然侵蝕作用力等)的影響下,設(shè)計(jì)能夠抵抗這些作用力的結(jié)構(gòu)。
3.2設(shè)計(jì)原則。市政橋梁形式多種多樣,設(shè)計(jì)總體要求也各有千秋,所以在橋梁設(shè)計(jì)之初,首先要在遵守《公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則》(JTGTB02-01-2008)的前提下,明確設(shè)計(jì)目標(biāo),達(dá)到什么樣的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)才能達(dá)到防震設(shè)計(jì)的要求,防震設(shè)計(jì)不是獨(dú)立存在的個(gè)體,還要和橋梁總體設(shè)計(jì)的要求相統(tǒng)一。同時(shí),要達(dá)到防震設(shè)計(jì)利益最大化,在達(dá)到防震效果起到防震作用的同時(shí),要減少工程成本,同時(shí)在設(shè)計(jì)過(guò)程中要用數(shù)據(jù)說(shuō)話,要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘測(cè),充分考慮到對(duì)水文、地質(zhì)和周邊環(huán)境的影響,重視細(xì)節(jié),綜合分析評(píng)價(jià)。同時(shí),在選擇隔震裝置時(shí),應(yīng)選擇性能穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)適用的設(shè)備。
4市政橋梁抗震設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)途徑
4.1橋梁減隔震技術(shù)。設(shè)計(jì)橋梁減隔震的時(shí)候需要盡可能降低地震給橋梁造成的損害,現(xiàn)階段開(kāi)發(fā)高效科學(xué)的減隔震支座是實(shí)現(xiàn)防震、隔震的主要途徑。利用模型來(lái)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算,對(duì)支座系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化以作為設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。目前減隔震支座設(shè)計(jì)中依據(jù)技術(shù)的基本原理可以分為三種類型:滑動(dòng)摩擦類隔振支座、粘性體減震支座、疊成鋼板橡膠類支座。
4.2分析橋梁易損性。市政橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中分析橋梁易損性是主要內(nèi)容,實(shí)際上就是說(shuō)在一定地面運(yùn)動(dòng)參數(shù)地震模型的情況下來(lái)研究構(gòu)件的損失概率。地震模型參數(shù)有地面持續(xù)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間、地震運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)速度峰值等,上述信息數(shù)據(jù)就需要具備能夠支持監(jiān)測(cè)地震的設(shè)備。結(jié)構(gòu)損傷程度包括5個(gè)等級(jí),分別為無(wú)、輕微、中等、嚴(yán)重、完全。分析地震易損性的過(guò)程中主要有3個(gè)步驟,即繪制易損性曲、分析結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)、評(píng)價(jià)構(gòu)件實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)損傷程度。
目前市政橋梁設(shè)計(jì)的主要結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土,為了避免地面建筑出現(xiàn)比較多的高架橋,受到偶然荷載、自然條件等的影響,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)性能裂化,以至于傳統(tǒng)的防震設(shè)計(jì)已經(jīng)逐漸不能滿足實(shí)際需求,影響結(jié)構(gòu)域的抗震性能。但是如果想要拆除或重建市政橋梁會(huì)浪費(fèi)很多成本,因此,初始設(shè)計(jì)的時(shí)候需要預(yù)留一定的空間。
5結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,當(dāng)前市政橋梁抗震設(shè)計(jì)還存在一些不足,需要從多個(gè)角度全面分析市政橋梁的震害原因,嚴(yán)格控制市政橋梁工程各個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),不斷提高市政橋梁工程的抗震性和穩(wěn)定性。