桥梁横向抗震的研究进展
黄建华唐熙顺黄国军黄椿棚
暨南大学理工学院力学与土木工程系2011级土木工程
摘要:路线是一种线状工程构造物,所经过的自然地理环境复杂多变,经常遭受自然灾害的破坏。其中地震对公路工程具有极大的破坏作用,常常造成严重的交通中断。国内外的地震灾害表明,交通网络在整个社会生命线抗震防灾系统中越来越重要。震区桥梁的损坏坍塌,不仅阻碍当时的救援工作,而且影响灾后的救援工作。所以对桥梁抗震应给予充分的重视。
关键词：桥梁抗震；历史；现状；展望；减震；动力响应分析；设计理论
近几年来，世界各地强震不断，汶川等地震给人民的生命财产带来巨大危害。地震使交通系统严重毁坏，地震造成的交通中断直接影响着救灾工作的进行，扩大了次生灾害损失，使生命财产遭受巨大损失。近30 多年来，地震灾害的沉痛教训不断地警示着世人，使人们对桥梁的抗震研究工作逐渐受到重视，桥梁抗震理论及技术水平日渐提高。简要叙述了桥梁抗震研究中概念、分析方法、设计方法、抗震设计规范、减震加固技术的历史概况和现状，并展望了今后桥梁抗震研究的发展趋势。1 桥梁抗震研究的重要转折点
尽管在1926 年，就有了第一部涉及桥梁抗震设计条款的规范——《关于公路桥梁细则草案》
[1]，与建筑结构的抗震研究相比，桥梁抗震研究相对滞后，但是在近30 多年来，每次惨痛的地震灾害发生后，桥梁抗震理论和技术水平都会迈上一个新的台阶。
1906 年4 月18 日San Francisco 发生7.9 级地震，这次地震是美国加州历史上破坏最严重的一次地震，对于地震工程来讲也是最有意义的地震之
一，也是历史上第一次有桥梁震害记录的地震，但是，这次地震并未引起人们对桥梁抗震的关注。1971 年2 月9 日美国发生San Fernando 地震，震源深度12.8km，仅6.7 级就显示出生命线工程破坏的严重后果，由于桥梁抗震能力不足，地震造成 5 座桥梁塌落，42 座桥梁损坏。在地震发生之前，美国一直套用建筑结构抗震设计规范，这次地震对美国桥梁抗震设计的发展是一个非常重要的转折点，十年后，也就是1981 年美国联邦公路局出版了《桥梁抗震设计指南》，经过不断的应用与修改，于1992 年纳入了美国《公路桥梁标准规范》，也就是常说的AASHTO 规范。在1971 年San Fernando 地震后，提出了生命线工程的概念，延性抗震设计也开始被各国重视[2]。美国Loma Prieta地震发生在1989年10月17日，太平洋夏令时间17 时04 分，震级为M7.0，此次地震的震源深度为16.5km。地震中高速公路880 号线双层的Cypress 高架桥在地震中倒塌，SanFrancisco-Okaland 海湾大桥发生落梁，震后用于修复桥梁的费用估计约为20 亿美元。美国学者Bertero 在总结这次地震后提出了基于性能的抗震设计理论，基于性能的抗震设计理论是抗震设计理论的一次重大变革。1994 年 1 月17 日，当地时间凌晨 4 时31 分，美国加州发生Northridge 地震，震级为M6.7，震源深度为16km。这次地震是美国有史以来造成经济损失最为惨重的一次自然灾害，地震造成Los Angeles 市高速公路上多座桥梁严重破坏，交通运输网络被切断，也再一次警示人们交通网络中断的危害性。
1923 年9 月1 日在日本发生8.2 级的关东地震，震源深度10km。由于地震强度大，震源浅，再加上当时东京都地区经济发达、人口密度大等因素，地震造成巨大的经济损失，这次地震也使人们意识到桥梁抗震安全的重要性。关
东地震的第二年，日本建立了最早的桥梁下部结构工程的抗震方法，1926 年日本制定并颁布了第一部与公路桥梁抗震设计有关的
规范。1964 年新澙地震后，在1972 年制定的《道路桥耐震设计指针·同解说》增加了考虑地基液化的设计内容和防止落梁的构造措施。1995 年1 月17 日，日本发生阪神地震，震级为M7.2，震源深度20km。震后调查结果表明共有320 座桥梁遭到破坏，其中27 座破坏严重，这次地震使神户地区所有铁路、公路和快捷交通系统均遭受严重破坏，陆上对外交通系统几乎全部中断。地震中最严重的是Hanshin 高架桥倒塌，三条高速公路和新干线铁路完全中断，城市生命线工程受到严重破坏。这次地震后，日本对结构抗震的基本问题重新进行了研究，在1996 年颁布的《道路桥示方书·同解说Ⅴ耐震设计篇》中[3]，重新确定了地震作用，明确了震度法、保有水平耐力法及动力反应法使用范围，改善了桥墩变形能力的计算方法和地基液化的判别方法，增加了减隔震设计等内容，这是自1980 年颁布此部规范以来的第二次修订，上一次修订是1990 年。
在我国，1966 年河北邢台地震、1970 年云南通海地震、1973 年炉霍地震1975 年海城地震及1976 年唐山大地震中交通运输严重受损，尤其唐山大地震。1976 年7 月28 日发生的唐山大地震，震级为7.8 级，震中位置在市区东南部，震源深约11km。地震中桥梁破坏严重，去往唐山地区的交通瘫痪，使运输物资、救援伤员遭受极大阻力[4]。此后交通系统的抗震分析和研究得到了发展，可以说唐山地震是我国桥梁抗震设计的一个重要转折点，从此，抗震研究及设计在桥梁建设中日益受到重视。纵观地震工程学的发展历程，在20 世纪60 年代研究进入成熟阶段，结构抗震理论的研
究已经取得较大进展，1977 年我国颁布了《公路工程抗震设计规范》，此
后又进行了修改，并于1989 年公布，这就是现行的《公路工程抗震设计规范》(JTJ 004-89)[5]。《公路工程抗震设计规范》(JTJ 004-89)已经使用了近20 年，目前交通部已经要求有关单位进行修订。1994 年国务院提出未来10 年的防震减灾目标，1998 年我国第一部规范防灾减灾工作的重要法律《中华人民共和国防震减灾法》颁布，它标志着我国防灾减灾工作已经纳入法制化管理轨道，进一步推动了我国地震工程的实际应用和发展。 2 桥梁地震反应分析的研究现状2.1 地震动输入
地震发生的时间、空间和强度特征不仅随时间变化，而且具有明显的随机性，合理的确定地震动输入方式是对结构进行地震反应分析的基本问题。目前人们对地震现象的认识水平和强震观测的技术条件，仍不能对未来地震的发生和地震波的传播做出准确的判断。因此，在对桥梁进行地震反应分析时，对于地震动输入方式存在着较大的误差和不确定性，到目前为止，这个基本问题还未能得到很好解决。规范常用的地震动输入的方式有地震加速度反应谱、地震动加速度时程，也就是说加速度是输入的主要方式，这种加速度反应谱在描述地面运动长周期特征方面存在不足。我国现行《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89)[5]所采用的反应谱曲线是由动力放大系数β表示的，常称为标准反应谱，它是在对1050条国内外地震加速度记录反应谱进行统计分析的基础上，针对四类不同场地条件给出的，如图1所示。目前，由于Pushover 方法、基于位移的抗震设计方法的发展，也开展了关于弹塑性位移反应谱的研究，来弥补加速度反应谱的缺陷。弹塑性位移谱的建立主要是基于等延性的强度折减系数谱通过弹性位移谱间接得到。
大跨度桥梁的迅速发展，更是增加了地震动输入的复杂性，行波效应、部分
相干效应、局部场地效应成为研究的焦点问题。为了能够解决这些问题，国内外学者或研究多支承输入的反应谱法，或采用时程分析、随机振动法来处理地面运动的非一致性。
另外，地震动最不利输入方向也是地震动输入研究的一个内容。美国AASHTO 规范[6]中规定水平地震作用按两个相互垂直方向分别输入，两个互相垂直的方向为纵桥向和横桥向，如果是弯桥，将两桥台的连线作为纵向轴线，与其垂直的轴线为横桥向，在分别计算两方向的响应后进行组合，取最不利结果。欧洲的EUROCODE8[7]规范规定输入水平和竖向三个方向的地震作用，结构最大响应通过各个方向最大地震效应的平方和开平方后得到，也可通过规范给出的其它方式组合得到。日本《道路桥示方书·同解说V 耐震性能篇》[3]则规定一般考虑两个正交水平地震作用；对于支承构件，要求考虑竖向地震作用；轴向土压力变化时，采用水平土压力方向和与之垂直的方向为正交方向。我国《公路工程抗震设计规范》(JTJ 004-89)[5]规定计算地震荷载时，要求分别考虑顺桥和横桥两个方向的水平地震荷载。对于位于基本烈度为9 度区的大跨径悬臂梁桥，还应考虑上、下两个方向竖向地震荷载和水平地震荷载的不利组合。从目前的研究成果来看，关于最不利输入方向的标准存在三种观点：一是以能量为标准；二是以屈服面函数为确定最不利输入方向的标准[8]；三是采用位移延性和滞回能分析最不利地震动输入[9]。2.2 地震反应分析方法
地震作用理论研究地震时地面运动对结构物产生的动态效应，结构的地震反应取决于地震动和结构动力特性两个方面，因此，地震反应分析方法的发展是随着人们对这两方面的认识逐渐深入而提高的。桥梁结构地震分析方法也随着地震灾害的不断发生经历了从静力法到动力法(包括反应谱方法和时程分析方法)的
演变过程。目前世界各国的桥梁抗震设计规范中采用确定性分析方法，主要有静力法、反应谱法、时程分析法和非线性静力分析法，其中前两种方法是主要的分析方法，时程分析法是一种辅助校核方法，而非线性静力分析法则用于确定桥梁结构的破坏机制和抗震能力的评估。此外，概率性分析方法的理论研究较多，但不能得到数值结果，这种方法目前无法在工程中应用，近年来，虚拟激励法发展起来，并已经构成了一个比较完善的系统。虚拟激励法将平稳随机响应分析转化成为简谐响应分析，将非平稳随机响应分析转化为确定性时间历程分析，从而采用确定性分析方法实现随机振动的求解。
2.3 地基与结构的相互作用
土与结构相互作用的研究以1936 年基础振动问题的Reissner理论的提出为起点经历了基本理论准备阶段、计算方法研究阶段和深化阶段，发展至今成为研究的活跃领域。但是，土体的复杂性、离散性给该领域的研究带来很大的困难，制约了研究成果在工程中的应用。土与结构的相互作用可能放大结构响应，产生不利影响，也可能降低结构响应，这就使该问题的研究具有双重意义：一是，结构在遭遇地震时的安全性；二是，结构设计的经济性。研究内容归纳为：自由场地的地震反应、基础地震响应、土与结构相互作用的计算模型及分析方法的研究。
土体响应分析方法有一维分析方法、二维分析方法和三维分析方法，见表1。目前土与结构相互作用的分析方法主要有直接法、子结构法和集中参数法。直接法是将结力放大系数动/β构、基础和土体作为一个整体进行研究，可以真实地模拟结构和地基介质的力学性质、复杂的几何形状和荷载的任意性，直接法通常采用数值法或半解析数值法求解，最常用的计算方法是有限元法、边界元法与
无限元法。子结构法是一种常用的分析方法，可以对结构、土体和基础分别采用不同的方法求解，由于采用的叠加原理，只能适用于线性系统。采用子结构法分析土-结构动力相互作用，主要解决三个问题：源问题、阻抗函数问题和由模拟弹簧及阻尼器支承的结构在给定基础振动下的反应问题，其中第二个问题是子结构法需要解决的关键问题。集中参数法是将半无限地基简化为弹簧-阻尼-质量系统，这种方法概念明确，方便工程应用，该方法常采用的计算模型有SR 模型和并列质点系模型(Penzien 模型[10])。采用模型试验法和原型测试法对土与结构的相互作用进行研究，为其提供了大量的实测数据，将有利地推动土与结构相互作用的发展。
对于桥梁结构，桩基础是广泛采用的基础形式，因此桩-土-结构的相互作用成为土与结构相互作用研究的复杂问题之一。桩-土-结构相互作用可以理解为：自由场地的地震反应加上考虑土体对桩基约束作用的多点激励的桥梁结构地震反应，基于这一理解，可采用集中质量法进行研究。集中质量法将桥梁上部结构多质点体系和桩-土体系的质量联合作为一个整体，来建立整体耦联的地震振动微分方程组进行求解见图2。该模型假定桩侧土是Winkler 连续介质，以弹性半空间的Mindlin 解答，或由《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ 024-85)[11]给出的m 法确定土体动力相互作用的水平刚度系数，将桩-土体系的质量按一定的厚度简化并集中为一系列质点，离散成理想化的参数系统，并用弹簧和阻尼器模拟土介质的动力性质，形成一个包括地下部分的多质点体系。在其计算力学图式中，上部、下部结构均采用多质点有限元体系，便于直观理解；同时计算比较简便，经过适当的参数调整，该模型可以较好地反映桩的动力性能，因而在桩基桥梁抗震计算的实际工程中应用广泛。
另外，土与结构的相互作用改变了结构的动力特性和地震响应，随着结构振动控制的发展与应用，为了能够得到预期的减震效果，应考虑土与结构的相互作用。虽然目前在土-结构动力相互作用的理论和计算方法方面都取得了较大的进展，在线性分析方面已经具备了求解各类问题的能力，但是由于土-结构动力相互作用问题的复杂性，各种假设、简化造成由不同方法得到的结构和地基反应有较大的差别，因此，目前土-结构动力相互作用的发展水平与工程之间仍存在相当大的差距。
2.4 桥梁结构非线性问题
非线性问题可以分为三类：几何非线性问题、材料非线性问题以及状态非线性问题。在桥梁抗震分析中涉及到的非线性主要有：几何非线性(梁-柱效应、大变形效应和缆索垂度)；支座、伸缩缝、挡块、减隔震装置等边界及连接单元的非线性；地基土体的非线性；强震作用下，结构表现出的非线性行为，如碰撞、损伤等。桥梁结构的几何非线性的研究已经比较成熟，各种程序都可以实现；边界及连接单元的非线性模拟，需要通过大量的动力试验获得，尤其是随着技术的不断创新，新型支座和新型减隔震装置层出不穷，试验研究是验证其功能性和安全性的必要手段。
3 桥梁抗震设计方法的研究现状
桥梁抗震的设计方法也从地震经验中得到了不断的改进与发展，由起初的单一强度控制到强度、位移双标准控制，到现在是多指标的结构性能控制，归纳起来，桥梁的抗震设计方法主要有基于强度设计、基于位移设计、基于性能的抗震设计、基于能量设计以及能力抗震设计方法。
过去，大多数抗震设计规范是依据结构构件的强度，基于强度的抗震设计方
法首先是根据反应谱或等效静力法考虑综合影响系数或反应修正系数计算地震作用效应，然后根据地震作用效应检算或设计结构构件的强度，为目前国内外主要规范所采用，如美国的AASHTO 规范、欧洲的EUROCODE8 规范以及我国的公路和铁路工程抗震设计规范都是采用基于强度的抗震设计方法。
从实际地震中观察到的结构反应性能表明，只要能够维持结构的初始强度，不出现由于非弹性变形的加剧而导致的强度骤降，结构就能在地震中幸存，而且震后维修费用不会很高。20 世纪60 年代，以Newmark 为首的研究者们提出用“延性”这个简单概念来概括结构物超过弹性阶段的抗震能力，延性大小是结构物抗震能力强弱的重要标志。在1971 年美国San Fernando 地震中，许多按照新的抗震规范设计的建筑、桥梁结构严重破坏，导致结构倒塌的原因并不是强度不足，而是由于地震激起的反复的弹塑性变形循环，超出了结构的滞回延性，此后，延性抗震才真正得到重视。20 世纪70 年代初，以Park R和Paulay T为首的新西兰学者在总结震害教训和试验研究成果的基础上，提出了延性抗震设计理论，以及能力设计方法。
基于位移的设计方法在20 世纪50年代就有人提出，直到20 世纪90 年代初期，美国加州大学Berkley 分校Moehle J P 提出了基于位移的抗震设计理论，他提出基于位移的抗震设计要求进行结构分析，使结构的塑性变形能力满足在预期地震作用下的变形要求，这一全新的概念最早应用于桥梁设计。这种方法被加州交通局Caltrans 抗震设计准则[12]所采用。另一方面，这种抗震设计方法对于延性结构或延性构件是可取的，但是，对于由强度控制设计的脆性结构或延性结构中的脆性构件，采用这种方法也是不适合的。
出于经济方面的考虑，在确保生命安全的前提条件下，容许工程结构在遇到
破坏性地震时有一定程度的破坏。然而，近代的几次地震灾害中，人员伤亡减少了，经济损失却非常大，于是各国地震工程研究者就对过去长期视为正确的设计思想进行反思，认为抗震设计除了应考虑人身安全外，还应控制结构破坏所造成的巨大经济损失，基于性能的抗震设计就是在这种背景下产生了。这是工程抗震发展史上的一个重要的里程碑，抗震设计的重点从“力”的设计转换到结构物整体抗震性能的设计。目前，美国AASHTO 规范、Caltans 抗震设计准则、欧洲EUROCODE8 规范、日本和加拿大桥梁抗震设计规范[13]中都采纳了延性抗震理论，现在各国学者正在为基于性能的抗震设计方法在桥梁抗震中的应用做着大量研究工作，这种全新的抗震设计方法是国内外桥梁抗震设计规范发展的趋势。
此外，一些学者还提出基于能量的设计方法，该方法是以输入结构的能量为设计依据，将结构设计的能够吸收从地面输入的能量而不致破坏。有许多人对此进行了研究，但还没有
三亿文库包含各类专业文献、各类资格考试、专业论文、文学作品欣赏、行业资料、应用写作文书、高等教育、桥梁抗震论文72等内容。
达到实用阶段。4展望
通过多年来对桥梁结构的抗震研究心得，笔者希望今后能在以下领域有新的突破：1) 构造细节。目前桥梁抗震设计中有许多问题不能定量描述，仍需根据震害、概念设计及定性研究的成果提出细部构造。美国、日本、欧洲桥梁抗震设计规范对结构的细部构造都比较重视，我国建筑结构抗震设计规范中关于细部构造也比较详细，工程师在设计时比较容易操作。与之相比，我国桥梁抗震设计规范相关条款比较粗糙。
2) 桥梁结构抗震设防标准及性能的定量研究。桥梁结构的抗震设防标准是
我们仍在面临的问题，尤其是大跨度桥梁的设防标准目前没有定论。许多专家、学者一直在提倡分级设防，对于每一级别结构的性能要求也进行了定性描述，对于工程师来说这些定性的描述无法指导设计，只有将这些描述量化到强度、变形、延性等才能真正实现多标准、多设防的目标。
3) 减隔震技术的研究与应用。美国、日本等抗震先进国家推荐使用新技术保障结构地震安全，在存在问题的大桥上安装阻尼器，如美国Los Angeles 的I-5 和91 号高速公路连接桥、美国Saint Louis 的Poplar 街桥和Abernethy 大桥、美国San Francisco-Okaland 海湾大桥、英国Millennium 桥等都安装了粘滞阻尼器。耗能减震技术在我国桥梁上的应用实例较少，我国首座在减震加固补强中使用阻尼器的是江阴大桥，主要是以减少桥梁纵桥向地震反应为主，而且耗能减震装置的设计、制作仍以国外技术为主导，直接影响着新技术在我国的发展与应用。
在我国《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)[17]中增加了“隔震与消能减震设计”，给出了基本原则和方法，虽然条文叙述简单，但是体现出振动控制已经成为建筑结构抗震设计中的一个重要部分。我国现行《公路工程抗震设计规范》(JTJ 004-89)是20 世纪80 年代末制订的，没有振动控制的相关内容，应尽快将其纳入设计规范，以推动振动控制技术在桥梁减隔震技术的发展。另外，新材料的研发与应用也应作为这一时期的重要研究内容。
经过几十年的研究与发展，桥梁抗震技术有了长足的发展，但是由于桥梁结构的复杂性，使一些先进的技术无法直接得到应用。桥梁抗震的研究需要一批长期从事该领域研究的学者、工程师进行长期、大量的研究，为我国桥梁抗震研究打开新的局面。
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文献综述 建筑设计参考文献综述： [1]《房屋建筑学》，邢双军主编 建筑学作为一门内容广泛的综合性学科，它沙及到建筑功能、工程技术、建筑经济、建筑艺术以及环境规划等许多方面的问题。般说来，建筑物既是物质产品，又具有一定的艺术形象，它必然随着社会生产生活方式的发展变化而发展变化，并且总是受科学技术、政治经济和文化传统的深刻影响*建筑物—一作为人们亲手创造的人为环境的重要组成部分，需要耗用大量的人力和物力。它除了具行满足物质功能的使用要求外，其空间组合和建筑形象又常会赋予人们以精神上的感受。 [2]《建筑设计防火规范》（GB50016-2006） 1.0.1 为了防止和减少建筑火灾危害，保护人身和财产安全，制定本规范。 1.0.2 本规范适用于下列新建、扩建和改建的建筑： 1 9层及9层以下的居住建筑（包括设置商业服务网点的居住建筑）； 2 建筑高度小于等于24.0m 的公共建筑； 3 建筑高度大于24.0m 的单层公共建筑； 4 地下、半地下建筑（包括建筑附属的地下室、半地下室）； 5 厂房； 6 仓库； 7 甲、乙、丙类液体储罐（区）； 8 可燃、助燃气体储罐（区）； 9 可燃材料堆场； 10 城市交通隧道。 注：1 建筑高度的计算：当为坡屋面时，应为建筑物室外设计地面到其檐口的高度；当为平屋面（包括有女儿墙 的平屋面）时，应为建筑物室外设计地面到其屋面面层的高度；当同一座建筑物有多种屋面形式时，建筑 高度应按上述方法分别计算后取其中最大值。局部突出屋顶的瞭望塔、冷却塔、水箱间、微波天线间或设 施、电梯机房、排风和排烟机房以及楼梯出口小间等，可不计入建筑高度内。 2 建筑层数的计算：建筑的地下室、半地下室的顶板面高出室外设计地面的高度小于等 于 1.5m 者，建筑底部设置的高度不超过2.2m 的自行车库、储藏室、敞开空间，以及建筑屋顶上突出的局部设备用房、出屋面 的楼梯间等，可不计入建筑层数内。住宅顶部为两层一套的跃层，可按1 层计，其它部位的跃层以及顶部 多于2 层一套的跃层，应计入层数。 1.0.3 本规范不适用于炸药厂房（仓库）、花炮厂房（仓库）的建筑防火设计。 人民防空工程、石油和天然气工程、石油化工企业、火力发电厂与变电站等的建筑防火设计，当有专门的国家现行标准时，宜从其规定。 1.0.4 建筑防火设计应遵循国家的有关方针政策，从全局出发，统筹兼顾，做到安全适用、技术先进、经济合理。 1.0.5 建筑防火设计除应符合本规范的规定外，尚应符合国家现行有关标准的规定。
桥梁抗震设计进展 1【单选】针对安全地震要求重要桥梁的性能水平达到（）。 A. 有限使用水平、严重损伤 B. 立即使用水平、最小损伤 C. 立即使用水平、可修复性损伤 正确答案：A 2【单选】建筑物在震后能保证结构上、下部整体工作状态，并且震后可立即修复对应的程度损伤是（）。 A. 倒塌 B. 严重损伤而不倒塌 C. 有限损伤 D. 无损伤 正确答案：C 3【单选】（）的滞回环的面积较大，恢复力模型可采用修正双线性模型。 A. FPI B. 摩擦摆隔震支座 C. 高阻尼橡胶支座 D. 铅芯橡胶支座 正确答案：C 4【多选】能力保护构件包括（）。 A. 钢筋 B. 桥梁基础 C. 盖梁 D. 墩柱抗剪 正确答案：B C D 5【多选】不宜采用减隔震设计的条件包括（）。 A. 支座中可能出现负反力 B. 位于软弱场地，延长周期可能引起地基和桥梁共振 C. 下部结构刚度小，桥梁的基本周期比较长 D. 地震作用下，场地可能失效 正确答案：A B C D 6【多选】分离型减隔震装置是（）。 A. 弹塑性挡块 B. 橡胶支座+粘性材料阻尼器 C. 橡胶支座+摩擦阻尼器 D. 橡胶支座+金属阻尼器 正确答案：A B C D 7【判断】基于性能的抗震设计实际上是总体设计思想，主要指结构在受到不同水平地震（不同概率地震）作用下的性能达到一组预期的性能目标。（） A. 正确 B. 错误 正确答案：正确 8【判断】由于性能设计包含的内容很广，特别是在对地震动、结构的损伤状态及性能指
标，目前的研究水平还很难达到对复杂结构物进行完全的性能设计。（） A. 正确 B. 错误 正确答案：正确 9【判断】由于结构地震响应从地面运动到结构性能两方面固有的随机性和不确定性，采用IDA方法结合概率方法对桥梁结构系统进行易损性研究，从而可以为桥梁结构基于性能的设计和评估提供基础。（） A. 正确 B. 错误 正确答案：正确 10【判断】减隔震设计的桥梁，其基本周期原则上应为不采用减隔震装置时基本周期的两倍以上。（） A. 正确 B. 错误 正确答案：正确
桥梁抗风与抗震 1.桥梁抗震 1.1桥梁的震害及破坏机理 调查与分析桥梁的震害及其破坏机理是建立正确的抗震设计方法，采取有效抗震措施的科学依据。 国内外学者对桥梁震害的调查研究结果表明，桥梁震害主要表现为： (1)上部结构的破坏：桥梁上部结构本身遭受震害而被毁坏的情形不多，一般都是由于桥梁结构的其他部位的毁坏而引起的。如落梁，一种是由于弹性设计理论采用毛截面刚度，这样就会低估横向地震作用和位移。导致活动节点处所设置的支座长度明显不足以及相邻梁体之间因横向距离不足而引起的相互冲击，造成落梁及相邻结构的撞击破坏；另外一种是由于地基土的作用造成大的地震位移，这种桥梁震害主要发生在建在软土或者可能液化的地基土上的桥梁上。软土通常会使结构的振动反应放大，使得落梁的可能性增加。 (2)支座连接部位的破坏：这中破坏比较常见，由于连接部位的破坏会引起力传递方式的变化，从而对结构其他部位的抗震产生影响，进一步加重震害。这种破坏是抗震设计中最关注的问题之一。 (3)下部结构和基础的破坏：下部结构和基础的严重破坏是引起桥梁倒塌，并在震后难以修复使用的主要原因。除了地基毁坏的情况，桥梁墩台和基础的震害是由于受到较大的水平地震力，瞬时反复振动在相对薄弱的截面产生破坏而引起的，从大量震害实例来看，比较高柔的桥墩多为弯曲破坏，矮粗的桥墩多为剪切型破坏，介于两者之间的为混合型。地基破坏主要表现为砂土液化，地基失效，基础沉降和不均匀沉降破坏及由于其上承载力和稳定性不够，导致地面产生大变形，地层发生水平滑移，下沉，断裂。 (4)桥台沉陷，当地震加速度作用时，由于桥台填土与桥台是不完全固结的，桥台填土的纵向土压力增大，桥梁与桥台之间的冲撞会产生相当大的被动土压力，造成桥台有向桥跨方向移动的趋势。由于桥面的支撑作用，桥台将发生以桥台顶端为支点的竖向旋转，导致基础破坏。如果桥台基础在液化土上，又将引起桥台垂直沉陷，最终导致桥梁破坏。 以上所介绍桥梁的几种破坏形式是相互影响的，不同的地质条件和不同的抗震措施所造成的破坏程度和类型往往是不同的。这就要求我们在桥梁设计中尤其是不规则桥梁和大跨度桥梁，必须从整体分析桥梁的抗震性能。 1.2抗震分析理论
【摘要】本文通过对国内外桥梁的抗震规范进行了细致的比较分析，以及对抗震桥梁的使用功能分类与重要性等因素的研究，提出了公路桥梁的抗震设防的标准，为中国公路桥梁的抗震设计规范的修订及完善提供了重要的依据。 【关键词】公路桥梁；抗震；设防标准 公路桥梁的抗震设防是指在地震作用下能够按照设计要求，实现预期功能的桥梁工程的预防措施。桥梁按照设定的可靠性要求以及抗震技术要求，一般是由设计地震动参数和建筑其使用功能的重要性决定的，这就是桥梁抗震设防的标准。当前，我国的《公路工程抗震设计规范》中，明确提出直接以基本烈度作为设防烈度，而且考虑到结构重要性系数，实际上没有明确的规定公路桥梁的结构抗震设防标准。而抗震设防标准是对结构抗震设防要求高低尺度的衡量，它直接关系到公路桥梁结构的安全度与工程造价的多少，是在抗震设计中不可回避的问题。 1.公路桥梁抗震的三水准设防与二阶段设计 多级抗震设防是被国内外的建筑物抗震规范中广泛运用的手段，其三水准设防设想，是通过二阶段设计实现的。 1.1三水准设防 若桥梁结构其设计的基准期是y，那么公路桥梁“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震设计目标中，小震、中震、大震则分别约为y年63%、y年10%、y年3%。 在地震的作用下，桥梁的结构性能目标可分为三类，即桥梁构件没有任何损坏，结构保持在弹性范围内；桥梁构件出现可以修复的损坏，修复后可以正常使用；桥梁构件损坏严重，但整个结构其非弹性变形依然受到控制，同结构倒塌的临界变形还有一定的距离，震后能够修复，震时紧急救援车还可以通过。为实现公路桥梁的抗震设计目标，一般可以采用三水准的方法进行抗震设防。设防水准以及相应的性能目标如下表： 1.2二阶段设计 公路桥梁的抗震规范征求意见的稿拟中，所采用的二级设防，二阶段设计是满足“小震不坏，大震不倒”这一目标的，认为“中震可修”是自动满足的。所以，我国当前实际上应用的同公路桥梁抗震规范拟稿中的提议是一致的，即：在公路桥梁的抗震设计中，均采用二级设防，二阶段设计的方法，但是二者的二级设防，二阶段设计的内容是不完全相同的，在实际的应用过程中，为了能够保证结构的抗震安全性，所采取的二级设防、二阶段设计，实际上满足了“中震不坏、大震不倒”的目标，而“小震不坏”这一目标会自动满足。 2.公路桥梁抗震设防的重要性以及使用功能分类 2.1建筑抗震设防重要性的分类 根据建筑对社会、政治、经济以及文化的影响程度，将建筑抗震设防类别的重要性划分为以下几类。甲类：重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑，如：大型桥梁，危险品等；抗震设防标准应高于本地区抗震设计基本地震加速度值a的要求，其值应按批准的地震安全性评价结果确定，当0.05g≤a≤0.3g时，应该按照0.1g≤a≤0.4g的要求；当a=0.4g时，应该按照a>0.4g的要求。乙类：地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑，如：医院，发电厂等；抗震设防标准应符合本地区抗震设计基本地震加速度值a的要求，当0.05g≤a≤0.3g时，应该按照0.1g≤a≤0.4g的要求。丙类：一般的建筑，如：一般的民用或工业建筑；抗震设防标准符合本地区抗震设计基本地震加速度值a的要求。丁类：抗震次要建筑，如：一般仓库；抗震设防标准符合本地区抗震设计基本地震加速度值a的要求，设计基本地震加速度值a减半，但最小值不得小于0.05g。 依据建筑物重要性来确定的抗震设防类别，决定了建筑抗震设计所采用的地震带来的损坏的大小以及应该采取的抗震措施的等级，而且地震的作用随着抗震设防类别的差异，可以
桥梁抗震研究 摘要:文章从研究桥梁震害的角度出发, 通过分析桥梁主要震害形式和震害原因,并阐述了现在常用的抗震设计方法,还提出了在桥梁抗震设计中应遵循的一些设计思想和设计原则,从而提出了新的技术。 关键词: 桥梁震害;抗震设计;抗震措施；设计原则; 桥梁是生命线工程的重要组成部分,是交通运输的枢纽工程,在抗震救灾中处于极其重要的地位。因此,如何提高桥梁的抗震能力,使桥梁在地震时能起到安全疏散、避难的作用,地震后确保抗震救灾重建家园的交通需要,是桥梁工程中的重要研究课题。桥梁同其他建筑物一样,如果不进行正确的抗震设计,在地震时将产生严重的破坏。目前,在桥梁抗震研究方面处于领先水平的是美国和日本。二十多年来他们做了许多开创性的工作,例如桥梁全桥模型的多台振动台模拟地震试验,桥梁上下部结构相互作用力学模型,非线性地震反应分析方法等,并将所取得的成果应用于工程实际,制定出桥梁的抗震设计规范。此外,新西兰在研究利用延性抗震和减震隔建支座方面也做出了突出的成绩,并投入了工程实用。虽然我国开展桥梁结构抗震研究工作比较晚,直到1976年唐山地震后才得以重视,但由于桥梁研究工作者的艰苦努力,十多年来所取得的科研成果还是相当丰富的。先后进行了梁桥、拱桥、斜拉桥、曲桥的抗展研究和振动台模拟地震模型试验,研究水平从线性范围发展到非线性阶段;从确定性方法发展到可靠性理论方法,从确定桥梁的动力特性发展到实际情况。 一．桥梁主要的震害形式 1.上部结构震害 桥梁上部结构震害按照产生原因的不同, 可以分为结构震害、碰撞震害和位移震害。其中最常见的是移位, 最严重的是落梁。桥梁结构震害在历次严重的地震中都比较少见。桥梁碰撞震害包括: 桥面伸缩缝位置混凝土裂缝及压碎变形, 混凝土伸缩缝位置护栏混凝土撞损, (如汶川地震中磨家互通式跨线桥) T梁横隔板开裂(观音岩大桥)及少数梁端及部分桥台损伤等震害。
桥梁抗震的研究进展 摘要:路线是一种线状工程构造物,所经过的自然地理环境复杂多变,经常遭受自然灾害的破坏。其中地震对公路工程具有极大的破坏作用,常常造成严重的交通中断。国内外的地震灾害表明,交通网络在整个社会生命线抗震防灾系统中越来越重要。震区桥梁的损坏坍塌,不仅阻碍当时的救援工作,而且影响灾后的救援工作。所以对桥梁抗震应给予充分的重视。 关键词：桥梁抗震；历史；现状；展望；减震；动力响应分析；设计理论 近几年来，世界各地强震不断，汶川等地震给人民的生命财产带来巨大危害。地震使交通系统严重毁坏，地震造成的交通中断直接影响着救灾工作的进行，扩大了次生灾害损失，使生命财产遭受巨大损失。近30 多年来，地震灾害的沉痛教训不断地警示着世人，使人们对桥梁的抗震研究工作逐渐受到重视，桥梁抗震理论及技术水平日渐提高。简要叙述了桥梁抗震研究中概念、分析方法、设计方法、抗震设计规范、减震加固技术的历史概况和现状，并展望了今后桥梁抗震研究的发展趋势。 1 桥梁抗震研究的重要转折点 尽管在1926 年，就有了第一部涉及桥梁抗震设计条款的规范——《关于公路桥梁细则草案》 [1]，与建筑结构的抗震研究相比，桥梁抗震研究相对滞后，但是在近30 多年来，每次惨痛的地震灾害发生后，桥梁抗震理论和技术水平都会迈上一个新的台阶。 1906 年4 月18 日San Francisco 发生7.9 级地震，这次地震是美国加州历史上破坏最严重的一次地震，对于地震工程来讲也是最有意义的地震之一，也是历史上第一次有桥梁震害记录的地震，但是，这次地震并未引起人们对桥梁抗震的关注。1971 年2 月9 日美国发生San Fernando 地震，震源深度12.8km，仅6.7 级就显示出生命线工程破坏的严重后果，由于桥梁抗震能力不足，地震造成5 座桥梁塌落，42 座桥梁损坏。在地震发生之前，美国一直套用建筑结构抗震设计规范，这次地震对美国桥梁抗震设计的发展是一个非常重要的转折点，十年后，也就是1981 年美国联邦公路局出版了《桥梁抗震设计指南》，经过不断的应用与修改，于1992 年纳入了美国《公路桥梁标准规范》，也就是常说的AASHTO 规范。在1971 年San Fernando 地震后，提出了生命线工程的概念，延性抗震设计也开始被各国重视[2]。美国Loma Prieta地震发生在1989年10月17日，太平洋夏令时间17 时04 分，震级为M7.0，此次地震的震源深度为16.5km。地震中高速公路880 号线双层的Cypress 高架桥在地震中倒塌，SanFrancisco-Okaland 海湾大桥发生落梁，震后用于修复桥梁的费用估计约为20 亿美元。美国学者Bertero 在总结这次地震后提出了基于性能的抗震设计理论，基于性能的抗震设计理论是抗震设计理论的一次重大变革。1994 年1 月17 日，当地时间凌晨 4 时31 分，美国加州发生Northridge 地震，震级为M6.7，震源深度为16km。这次地震是美国有史以来造成经济损失最为惨重的一次自然灾害，地震造成Los Angeles 市高速公路上多座桥梁严重破坏，交通运输网络被切断，也再一次警示人们交通网络中断的危害性。 1923 年9 月1 日在日本发生8.2 级的关东地震，震源深度10km。由于地震强度大，震源浅，再加上当时东京都地区经济发达、人口密度大等因素，地震造成巨大的经济损失，这次地震也使人们意识到桥梁抗震安全的重要性。关东地震的第二年，日本建立了最早的桥梁下部结构工程的抗震方法，1926 年日本制定并颁布了第一部与公路桥梁抗震设计有关的
桥梁抗震设计规范--基础设计方法 一、引言 近十年来，世界相继发生了多次重大地震，1989年美国 Loma Prieta地震（）、1994年美国Northridge地震（、1995年日本阪神地震（）、1999年土耳其伊比米特地震（）、1999年台湾集集地震（）等等。因此，专家们预测全球已进入一个新的地震活跃期。随着现代化城市人口的大量聚集和经济的高速发展，地震造成的损失越来越大。地震灾害不仅是大量地面构筑物和各种设施的破坏和倒塌，而且次生灾害中因交通及其他设施的毁坏造成的间接经济损失也十分巨大。以1995年日本版神地震为例，地震造成大量高速公路及高速铁路桥隧的毁坏，经济总损失高达1000亿美元。 近几次大地震造成的大量桥梁的破坏给了全世界桥梁抗震工作者惨痛的经验教训。各国研究机构纷纷重新对本国桥梁抗震规范进行反思，并进行了一系列的修订工作。日本1995年阪神地震后，对结构抗震的基本问题重新进行了大量的研究，并十分重视减振、耗能技术在结构抗震设计中的应用。桥梁、道路方面的抗震设计规范已经重新编写，并于1996年颁布实施。美国也相继在联邦公路局（FHWA）和加州交通部（CALTRANS）等的资助下开展了一系列的与桥梁抗震设计规范修订有关的研究工作，已经完成了ATC－18，ATC－32T和ATC-40等研究报告和技术指南。与旧规范相比，新规范或指南无论在设计思想，设计手法、设计程序和构造细节上都有很大的变化和深入。 大河的大跨桥梁、大型立交工程以及城市中大量高架桥的兴建，规范已大大不能适应。但是目前所有国内的桥梁设计，对抗震设计均在设计书上标明的参照规范即是《公路工程抗震设计规范》和《铁道工程抗震设计规范》。与国外如日本、美国的同类规范相比，中国现行《公路工程抗震设计规范》水准远落后于国外同类规范。若不进行改进，则必将给中国不少桥梁工程留下地震隐患。 本文主要介绍了各国桥梁抗震设计规范中基础部分的抗震设计。基础部分对全桥的地震响应以及墩柱力的分布均有非常重要的影响。基础设计不当会导致桥梁墩柱在地震中发生剪断、变形过大不能使用等等，有时甚至是桩在根部直接剪断破坏。基础设计需要考虑的方面除了基础形式的选择以外还包括抗弯强度、抗剪强度桩基础连接部分的细部构造、锚固构造等方面。本文首先对中、美、日、欧洲、新西兰五国或地区抗震设计规范中有关基础的部分进行了一般性的比较。笔者认为，相对而言中国的规范在基础抗震设计方面较为粗糙、可操作性不强。而日本规范在这方面作的最为细致，技术也较为先进。因此，在随后的部分中详细介绍了日本抗震规范的基础设计方法。 二、主要国家桥梁抗震规范基础抗震设计的概况 本文将中国桥梁抗震规范与世界上的几种主要抗震规范（美国的AASHTO规范、Cal－tans规范、ATC32美国应用技术协会建议规范，新西兰规范NZ，欧洲规范EC8，日本规范JAPAN）进行基础抗震设计方面的比较。 中国桥梁抗震设计规范有关基础设计的部分十分笼统，只以若干定性的条款，从工程选址方面加以考虑，而对基础本身的抗震设计，特别是对于桩基础等轻型基础抗震设计重视不够。这方面，日本的桥梁抗震设计规范和准则规定得比较详细，是我们应当学乱之处。基于
摘要：本文从桥梁工程的定义出发，对桥梁工程做了基本的定界，接着介绍了桥梁的基本组成、桥梁的分类以及特点，随后，阐述了桥梁学科的历史发展以及规律，正是因为在历史的发展中我们不断总结和反思，才更好的推动了桥梁工程突飞猛进的发展。从历史过过渡到当下，进而引出了当下的一些桥梁学科的前沿问题，为后面对桥梁工程未来的展望奠定了基础。最后，对桥梁工程未来的发展方向做出了分析。 关键词：组成；分类；历史，前沿；未来 引言：本篇文献综述的论述主题是桥梁工程，紧紧围绕桥梁工程来展开本文。桥梁工程指桥梁勘测、设计、施工、养护和检定等的工作过程，以及研究这一过程的科学和工程技术，它是土木工程中属于结构工程的的一个分支。桥梁工程学的发展主要取决于交通运输对它的需要。我们在生活中桥梁处处可见，由此可看出桥梁在生产生活中的重要性，通过历史发展我们也可以了解到桥梁在文化，经济，军事每一个方面都有着重大的影响，桥梁随着时间的推移在不断的改变，但却历久弥新。随着科学技术的发展，经济，社会，文化水平的提高，桥梁建筑的需求越来越高。经过几十年的努力，我国的桥梁工程无论在建设规模上，还是在科技水平上，都取得令世界瞩目的成就。现代建筑的价值源于创新精神，桥梁工程也不例外。作为一名工科学子，我们要克服因循守旧，不思进取的风气，敢于质疑传统，在结构形式、施工方法、设计理念和设计方法上创新，对更高科技、更高质量、更环保的工程技术的追求步履不停。
正文： 1.【1】桥梁的基本组成 桥梁的组成与桥梁的结构体系有关。常见的桥梁组一般由上部结构、下部结构两部分组成。在桥跨和墩台之间还设有支座，用于连接和传力。除此之外，还有路堤、挡墙、护坡、导流堤、检查设备、台阶扶梯以及导航装置等附属设施。 1.1上部结构 桥梁位于支座以上的部分称为上部结构，它包括桥跨（也叫承重结构)和桥面。桥跨是桥梁中直接承受桥上交通荷载并架空的结构部分；桥面是承重结构以上的各部分（指公路桥的行车道铺装，铁路桥的道砟，枕木，钢轨，排水防水系统，人行道，安全带，路缘石，栏杆，照明或电力装置，伸缩缝等）。 1.2下部结构 桥梁位于支座以下部分称为下部结构，也叫支承结构。它包括桥墩，桥台以及墩台的基础，基础位于墩台的最下部分，承受墩台传递的全部荷载（包括交通荷载和结构自重）并将其传递给地基的结构物。地基是承受由基础传递的荷载而产生变形的各个土层（包括岩层）。 1.3正桥与引桥 桥梁跨越主要障碍物（或通航河道）的结构称为正桥；连接正桥和路堤的桥梁区段称为引桥。正桥跨度大，基础深，是整个桥梁工程的重点；引桥一般跨度较小，基础较浅；在正桥和引桥的分界处，有时还会设置桥头建筑——桥头堡。 1.4跨度 跨度也叫跨径，是表现桥梁技术水平的重要指标，它表示桥梁的跨越能力。多跨桥梁的最大跨度称为主跨。桥跨结构两支座间的距离L1称为计算跨径，用于结构分析计算；设计洪水位线上两相邻墩台间的水平净距L0称为桥梁净跨径，各孔净跨径之和称为总跨径，它反映的是卡桥梁的泄洪能力。 1.5桥梁全长 《公路桥涵设计通用规范》（ D60-2004）规定：有桥台的桥梁为两岸桥台侧墙或八字墙尾端间的距离；无桥台的桥梁为桥面系长度。 1. 6桥下净空高度 设计洪水位或设计通航水位与桥跨结构最下缘的高差H称为桥下净空高度，应大于通航或排水要求的最小数值。 1.7建筑高度 桥面到桥跨结构最下缘的高差h称为桥梁的建筑高度。其数值应小于在桥梁定线中所要求的容许建筑高度。 2.【2】桥梁的分类及特点 桥梁有许多分类方式，人们通常根据桥梁的结构形式、所用材料、所跨越的障碍以及其用途、跨径大小等对桥梁进行分类。 2.1根据桥梁单孔跨径大小和多跨总长的不同，桥梁可分为；小桥、中桥、大桥、特大桥。
设计（研究）现状和发展趋势（文献综述） 2.1桥梁设计的现状 2.1.1 梁式桥 1. 简支体系梁桥 实心板桥，空心板桥，T 梁桥,工字型梁桥, 箱型梁桥等 特点:受力简单;标准设计;预制吊装;20~50m;中小桥;引桥 组合式梁桥有两种型式： Ι形组合梁桥____适用于钢筋混凝土简支梁桥 箱形组合梁桥____适用于预应力混凝土梁桥。 优点：显著减轻预制构件的重量,便于集中制造和运输吊装。 2. 简支变连续体系梁桥 T 梁桥,工字型梁桥, 箱型梁桥等 特点:先简支(预制吊装),后连续;连续体系受力;预应力20~50m;中小桥;引桥3. 连续梁桥 箱型截面,连续体系受力,支座 20~30m:普通钢筋混凝土,中小桥;引桥;高架桥; 立交桥;支架现浇较多 40~60m:预应力混凝土,大中桥;次主桥; 等截面,顶推施工 >60m: 大桥,特大桥;变截面, 悬臂施工(现浇或拼装) 4. 刚构桥 门式刚架桥 T 型刚构桥（带挂孔的或不带挂孔的） 连续刚构桥 刚构-连续组合体系桥 斜腿刚构桥 刚构桥特点： 箱型截面,连续体系受力, 墩梁刚接（不需支座） >60m,大桥,特大桥;变截面, 悬臂施工(现浇或拼装)-不需体系转换 2.1.2 拱桥 简单体系拱桥(上承式拱) 组合体系拱桥(中承式拱、下承式拱、系杆拱等) 1. 石拱桥 我国现存的石拱桥最早已有1500多年历史， 常用跨度:8~60m;
1991年,120m,湖南凤凰县乌巢河桥 2001年,146m, 山西晋城丹河大桥, 世界最大跨度。 2. 混凝土拱桥 分箱形拱、肋拱、桁架拱 常用跨度:30~200m 世界已建成跨径超过240M拱桥共15座，中国4座 跨径大于300m的拱桥共5座，中国占3座 1997年,重庆万县长江大桥(主跨420m)，为世界最大跨度。 钢管混凝土劲性骨架混凝土箱形拱：以钢管混凝土作为劲性骨架，再外包混凝土形成箱形拱，是修建大跨径拱桥十分好的构思，除了方便施工外，还避免了钢管防护问题。 3. 钢管混凝土拱桥 钢管混凝土是一种钢-混凝土复合材料具有支架、模板二大作用，自架设能力强极限状态下发挥套箍作用,极限承载能力高常用跨度:100~300m。 4. 钢拱桥 ?适用于大跨径 ?我国钢拱桥修建正在较快增加 2.1.3 斜拉桥 特点：组合体系，比梁式桥有更大的跨越能力 200~800m的跨径范围内占据着优势 由于拉索的自锚特性而不需要悬索桥那样巨大锚碇 在800~1100m的跨径范围内，斜拉桥也扮演重要角色 1600m跨径都是可行的 斜拉桥主要由主梁、索塔和斜拉索三大部分成： 主梁一般采用混凝土结构、钢－混凝土组合结构、钢结构或钢和混凝土混合结构； 索塔－采用混凝土、钢－混凝土组合或钢结构；大部分采用混凝土结构； 斜拉索－则采用高强材料（高强钢丝或钢绞线）制成。 2.1.4 悬索桥 世界已建成跨径大于1000米的悬索桥17座；日本于1998年建成了世界最大跨径的明石海峡大桥，是世界建桥史上的一座丰碑。 特点：悬索桥是特大跨径桥梁的主要形式之一 受力明确，造型优美，规模宏伟，“桥梁皇后” 跨径大于800m的桥梁，悬索桥具有很大的竞争力 400~800m也有可比性 抗风稳定性问题突出 2.2桥梁设计的发展趋势 随着我国经济发展，材料、机械、设备工业相应发展，这为我国修建大跨径斜拉桥和悬索桥提供了有力保障。再加上广大桥梁建设者的精心设计和施工，使我国建桥水平已跃身于世界先进行列。以下是桥梁发展得趋势：
桥梁抗震加固技术综述 发表时间：2019-11-08T14:16:44.320Z 来源：《基层建设》2019年第23期作者：閤翔宇 [导读] 摘要：桥梁抗震加固是对桥梁在遭遇地震后能继续使用或经过短暂的维修就能投入使用的技术方法。 重庆交通大学桥梁工程重庆 400041 摘要：桥梁抗震加固是对桥梁在遭遇地震后能继续使用或经过短暂的维修就能投入使用的技术方法。从地震中桥梁损坏的原因出发，找出通常被损坏的地方例如桥台、支座、地基、桥墩，分析被破坏的原因，对症下药[1]，加固或设计相应的地方，使其能有更好的抗震能力。解释隔震加固法、减震加固法、放落梁加固法、桥墩抗震加固、盖梁抗震加固、桥台抗震加固的原理[2]，为以后分析研究加固技术提供理论依据。本文阐述了对地基液化的判断，表明了对地基液化的处理是桥梁抗震的着重点[3]。最后总结了目前世界范围内的桥梁加固技术的最新进展。 关键词：桥梁抗震；桥梁加固；地基液化；最新进展 引言 桥梁在现在交通中扮演着重要的角色，因此桥梁的建设对解决当前严重的交通问题有着重要的作用，对建成桥梁的加固与维护也成为了其中重要的措施[4]。其中本文着重于对于桥梁抗震问题与桥梁防震加固问题作出综述。其目的在于总结目前关于桥梁抗震与加固技术的主要方法和最新进展，以及面临的难题。这对于以后建成新的桥梁有重要帮助，提供更多理论基础和实际案例的范例有重要意义。 地震属于自然灾害里面破坏性最强之一的自然灾害，我们不能避免，也没法准确的预测，而目前世界上还没有设计出能彻底抵抗地震的破坏力的建筑和公共设施[5]。因为为了减小地震对建筑和公共设施的损害，有必要在后期防护工作上做出努力。桥梁在地震中往往会受到不可避免的影响，而且桥梁的设计复杂，施工有难度，维修保养困难，因此对于桥梁在地震中所受到的影响，我们应该想办法对其加固以致使桥梁在地震中受到的破坏降低到最小化。要对桥梁加固，就需要研究地震中桥梁的薄弱环节以及地震破坏桥梁的方式方法[6]。主要有两个方面：（1）地震损坏了地基，使得桥梁基础不稳而被破坏，其主要形式有土层液化、边坡滑落、塌方等；（2）由于地震的冲击，其桥梁本身受到了冲击而影响到了自身结构的稳定性，其主要形式是桥梁出现裂缝，桥墩桥台出现损伤，支座出现问题等[7]。综上所述，地震对桥梁的作用轻则会是桥梁需要进行维护和保修，重则则停止其使用功能，甚至直接坍塌[8]。 为了解决桥梁加固问题，可以从以上两个方面入手。加强对地基液化的处理，加固两岸的边坡稳定，巩固河床或者土层的稳定性，本文主要讲对地基液化的处理问题[9]。对于桥梁本身，除了有更合理的设计，使其稳定性更高外，对于桥梁的薄弱环节，例如支座的有效性，桥梁上下部结构的连续性、位移情况，落梁，拉索与悬索，钢筋配置等。可以考虑更多[10]。 1、桥梁地震灾害产生的主要原因 1.1桥台震害 一般是地震发生后，桥梁的桥台会随着路基位置的偏移而滑动，从而致使梁体和墩台发生偏移或梁体倾斜、位移的现象[11]。 1.2支座震害 支座受到地震的冲击后发生变形和位移，从而导致桥梁也受到一定的损害[12]。 1.3地基震害 地基按照桥梁的动力图示和基本受力分为刚性地基和非刚性地基。刚性地基是指在地震中不发生明显变化的地基。非刚性地基是指在地震中发生明显位移、沉降的地基[13]。 1.4桥墩震害 桥墩在地震的作用下发生位移、沉陷、断裂等损伤，会使得桥梁发生巨大损坏[14]。 2、桥梁抗震加固技术方法及设计原理 2.1隔震加固法 采用隔震支座对桥梁进行加固，可以改变梁体的振幅，使得他的震动周期变小，进而减小桥梁的地震影响。但是相对的也会导致桥梁上部结构与下部结构之间的相对位移增加，支座类型如表2.1[15]。 典型隔震支座的基本特点表2.1 2.2减震加固法 一般的活动支座（例如弹性橡胶支座和滑动支座）的耗能能力有限，导致支座处的位移差异会很大。为此在这些支座旁边增加单独的耗能装置，从而获得与隔震支座类似的功能，同时耗能装置还可以用于地震中预期可能发生相对运动的地方[16]。 2.3放落梁加固法 分两部分，一是加宽支座支承面，为了将伸缩缝处的位移控制在支座支承面有效宽度内，可以采取加宽支座支承面的方法，从而增加上部结构的移动范围，降低约束装置数量。二是防落梁装置。许多桥梁是由于上部结构在支座支承面位置丧失支承而造成落梁破坏，这种破坏往往是不可逆的[17]。为了尽量防止这种破坏的发生，在早期加固的方案中增加纵向限位器缆索与钢筋来限制伸缩缝的相对位移[17]。其中限位器有（1）总想接缝限位器（2）横向限位器。 2.4桥墩抗震加固 一般的钢筋混凝土桥墩在地震中往往会出现抗剪强度小，弯曲延性不足，导致弯曲强度降低，通常发生在桥墩底潜在塑形绞区的搭接接头处[18]。加固钢筋混凝土桥墩的方法包括：完全或部分替换，增设桥墩，改善抗剪强度，增强抗弯强度，加大桥墩的延性。其中改善桥墩的弯曲延性有：钢套管，用预应力世家主动约束，用复合纤维或环氧套管施加主动或被动约束，钢筋混凝土外壳。 2.5盖梁抗震加固 一般在外部桥墩相邻的盖梁中设置少量正弯矩钢筋，但是负弯矩钢筋也可能不足。此时可能会在盖梁上产生塑性铰，而盖梁的延性能
摘要：本文对世界主要的桥梁结构抗震设计规范基础部分的现状进行了概略的比较，着重介绍日本桥梁抗震设计规范中基础的设计方法，并指出了中国现行《公路工程抗震设计规范》基础部分中存在的一些不足。 关键词：桥梁基础抗震设计日本规范 一、引言 近十年来，世界相继发生了多次重大地震，1989年美国 loma prieta地震（m7.0）、1994年美国northridge地震（m6.7)、1995年日本阪神地震（m7.2）、1999年土耳其伊比米特地震（m7.4）、1999年台湾集集地震（m7.6）等等。因此，专家们预测全球已进入一个新的地震活跃期。随着现代化城市人口的大量聚集和经济的高速发展，地震造成的损失越来越大。地震灾害不仅是大量地面构筑物和各种设施的破坏和倒塌，而且次生灾害中因交通及其他设施的毁坏造成的间接经济损失也十分巨大。以1995年日本版神地震为例，地震造成大量高速公路及高速铁路桥隧的毁坏，经济总损失高达1000亿美元。 中国现行《公路工程抗震设计规范》（jtj004－89）在80年代中期开始修订，于1989年正式发行。随着中国如年代经济起飞，交通事业迅猛发展，特别是高速公路兴建、跨越大江，大河的大跨桥梁、大型立交工程以及城市中大量高架桥的兴建，规范已大大不能适应。但是目前所有国内的桥梁设计，对抗震设计均在设计书上标明的参照规范即是《公路工程抗震设计规范》和《铁道工程抗震设计规范》。与国外如日本、美国的同类规范相比，中国现行《公路工程抗震设计规范》水准远落后于国外同类规范。若不进行改进，则必将给中国不少桥梁工程留下地震隐患。 本文主要介绍了各国桥梁抗震设计规范中基础部分的抗震设计。基础部分对全桥的地震响应以及墩柱力的分布均有非常重要的影响。基础设计不当会导致桥梁墩柱在地震中发生剪断、变形过大不能使用等等，有时甚至是桩在根部直接剪断破坏。基础设计需要考虑的方面除了基础形式的选择以外还包括抗弯强度、抗剪强度桩基础连接部分的细部构造、锚固构造等方面。本文首先对中、美、日、欧洲、新西兰五国或地区抗震设计规范中有关基础的部分进行了一般性的比较。笔者认为，相对而言中国的规范在基础抗震设计方面较为粗糙、可操作性不强。而日本规范在这方面作的最为细致，技术也较为先进。因此，在随后的部分中详细介绍了日本抗震规范的基础设计方法。 二、主要国家桥梁抗震规范基础抗震设计的概况 本文将中国桥梁抗震规范与世界上的几种主要抗震规范（美国的aashto规范、cal－tans规范、atc32美国应用技术协会建议规范，新西兰规范nz，欧洲规范ec8，日本规范japan）进行基础抗震设计方面的比较。 中国桥梁抗震设计规范有关基础设计的部分十分笼统，只以若干定性的条款，从工程选址方面加以考虑，而对基础本身的抗震设计，特别是对于桩基础等轻型基础抗震设计重视不够。这方面，日本的桥梁抗震设计规范和准则规定得比较详细，是我们应当学乱之处。基于阪神地震的经验，地震后桥梁上部结构的修复和重建都比下部基础经济和省时、省力，因此桥梁基础的抗震能力的要求应比桥墩高。
燕山大学 本科毕业设计文献综述 课题名称：205国道至京沈高速 连接线B线工程设 计 学院（系）：建筑工程与力学学院 年级专业：06土木工程（道桥） 学生姓名：宋中举 指导教师：茹洪忠 完成日期：2008-3-22
一、课题性质： 毕业设计是实践性教学的重要环节。通过“假题真做”，强化对基本知识和基本技能的理解和掌握，培养收集资料和调查研究的能力，方案必选和论证的能力，理论分析与设计运算能力。进一步提高应用计算机绘图的能力以及编写编制能力，培养学生独立思考问题和解决问题的能力。对大学所学专业知识进行全方位深层次的检测，为大学生涯画上完美的句号，进一步为即将步入的岗位做好技术储备。 回顾我国公路发展历程，对比世界公路发展趋势，可以认为，我国公路交通正处于扩大规模、提高质量的快速发展时期。而二级路作为大学生道桥专业结业性的选题，给了即将走入社会的我们一个试手的机会。同时，为逐步实现我国交通运输现代化的总体战略目标，按照道路的使用功能和交通需求，高等级公路的发展也是未来我国公路交通发展的战略要点。 二、研究主要内容： (1)进行路线方案必选，确定工程方案 (2)排水系统及防护工程的设计 (3)道路平、纵断面设计 (4)路面结构层设计 (5)确定大、中桥位，设计方案，结构类型和主要尺寸 (6)确定小桥、涵洞的类型和尺寸 (7)挡土墙的设计 三、课题研究的主要步骤和方法： 1.收集资料，编写可行性研究报告 2.初步勘测与初步设计 (1)在教学地形图上研究几条可能的路线方案 (2)进行各路线方案的勘测工作，并会出路线平面及纵断面设计图（比例尺位1：10000） (3)概略性确定沿线桥梁、涵洞位置、类型、孔径及数量 (4)进行路线方案的技术与经济比较，确定选用方案 3.详细技术测量与技术设计
工程编号：SZ2012-38 海口市海口湾灯塔酒店景观桥工程 桥梁抗震计算书 设计人： 校核人： 审核人： 海口市市政工程设计研究院 HAIKOU MUNICIPAL ENGINEERING DESIGN & RESEARCH INSTITUTE 2012年09月
目录 1工程概况 ........................................................................................................... - 1 -2地质状况 ........................................................................................................... - 1 -3技术标准 ........................................................................................................... - 2 -4计算资料 ........................................................................................................... - 2 -5作用效应组合 ................................................................................................... - 3 -6设防水准及性能目标 ....................................................................................... - 3 -7地震输入 ........................................................................................................... - 4 -8动力特性分析 ................................................................................................... - 5 - 8.1 动力分析模型 (5) 8.2 动力特性 (6) 9地震反应分析及结果 ....................................................................................... - 6 - 9.1 反应谱分析 (6) 9.1.1E1水准结构地震反应 ........................................................................................ - 6 - 9.1.2E2水准结构地震反应 ........................................................................................ - 7 -10地震响应验算................................................................................................ - 8 - 10.1 墩身延性验算 (10) 10.2 桩基延性验算 (10) 10.3 支座位移验算 (11) 11结论.............................................................................................................. - 11 - 12抗震构造措施.............................................................................................. - 11 - 12.1 墩柱构造措施 (12) 12.2 结点构造措施 (12)
公路桥梁抗震设防要求 -工程 2019-01-01 1 将公路工程划分为五个档次： 第一档次为高速公路和一级公路上的抗震重点工程（系指特大桥、大桥、隧道和破坏后修复或抢修困难的路基、中桥和挡土墙等工程）， 。此类工程地震破坏后会引起严重后果，上造成重大损失，国防上有特别重要的影响。其抗震等级定为一级，设计基准期为80年。 第二档次为高速公路、一级公路的一般工程（系指非重点的路基、中小桥和挡土墙等工程）和二级公路的抗震重点工程以及二三级公路路工程抗震设防目标 公路工程对政治、经济、国防和抗震救灾具有特别重要的意义，地震时一旦发生破坏，将造成交通中断，后果非常严重。进行公路工程抗震设计时，应根据不同等级公路的重要性程度，考虑重要性系数来计算水平地震作用。重要性系数的取值与工程类别有关，《公路抗震规范》根据工程的重要性和修复（抢修）难易程度上桥梁的支座。此类工程抗震设防要求高，具有特别重要的政治、经济意义。其抗震等级定为二级，设计基准期为60年。 第三档次为二级公路上的一般工程和三级工路上的抗震重点工程以及四级公路上的梁端支座、梁端连接、支挡措施。此类工程具有比较重要的政治、经济意义。其抗震等级定为三级，设计基准期为40年。 第四档次为三级公路上的一般工程和四级公路上的抗震重点工程。此类工程的抗震等级定为四级，设计基准期为20年。 第五档次为四级公路上的一般工程。此类工程的年平均昼夜交通量在200辆以下，一般可以不进行抗震强度和稳定性验算。 我国根据地震的不确定性、现有的技术条件和国家的经济条件及公路工程的特点和用途，在考虑国家经济力量可以承受并保障人民生命财产的安全和公路工程设施基本完好的前提下，提出了公路工程抗震设计总目标：按规范要求进行抗震设计的公路工程在发生与之相当的基本烈度地震影响时，位于一般地段的高速公路、一级公路工程，经一般整修即可正常使用；位于一般地段的二级公路及位于软弱粘性土层或液化土层上的高速公路、二级公路工程，经短期抢修即可恢复使用；三四级公路工程和位于地震危险地段（指发震断层及其邻近地段；地震时可能发生大规模滑坡、崩塌、岸坡滑移等地段）、软弱粘土层或液化土层上的二级公路以及位于抗震危险地段的高速公路、一级公路工程，保证桥梁、隧道及重要的构造物不发生严重破坏。
文献综述 钢筋混凝土框架结构 1.前言 随着经济的发展、科技进步、建筑要求的提升，钢筋混凝土结构在建筑行业得到了迅速发展。随着建筑造型和建筑功能要求日趋多样化，无论是工业建筑还是民用建筑，在结构设计中遇到的各种难题日益增多，钢筋混凝土结构以其界面高度小自重轻，刚度大，承载能力强、延性好好等优点，被广泛应用于各国工程中，特别是桥梁结构、高层建筑及大跨度结构等领域，已取得了良好的经济效益和社会效益。而框架结构具有建筑平面布置灵活、自重轻等优点，可以形成较大的使用空间，易于满足多功能的使用要求，因此，框架结构在结构设计中应用甚广。为了增强结构的抗震能力，框架结构在设计时应遵循以下原则：“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点强锚固”。 2.现行主要研究 2.1预应力装配框架结构 后浇整体节点与现浇节点具有相同的抗震能力;钢纤维混凝土对减少节点区箍筋用量有益,但对节点强度、延性和耗能的提高作用不明显。与现浇混凝土节点相比,预应力装配节点在大变形后强度和刚度的衰减及残余变形都小;节点恢复能力强;预制混凝土无粘结预应力拼接节点耗能较小,损伤、强度损失和残余变形也较小。装配节点力学性能受具体构造影响很大,过去进行的研究也较少,一般说,焊接节点整体性好,强度、耗能、延性等方面均可达到现浇节点水平;螺栓连接节点刚度弱,变形能力大,整体性较差。因此,这一类节点连接如应用于抗震区,需做专门抗震设计。 2.2地震破坏 钢筋混凝土在地震破坏过程中瞬态震动周期逐步延长，地震动的低频成分是加剧结构破坏的主要因素，峰值和持时也是非常重要的原因。瞬态振型的变化与结构的破坏部位直接相关。结构破坏过程中，瞬态振型参与系数变化不大。结构瞬态振动周期延长加剧时，结构的整体耗能能力增大，结构濒临倒塌时，基本失去耗能能力。结构破坏过程中，位移时程与破坏构件百分比的变化与地震的峰值的出现密切相关。破坏构件百分比是表征结构破坏与倒塌的指标。地震动的几个特征对结构破坏影响均很大。 2.3异性柱框架结构抗震性能