收稿日期 :2009202206 作者简介 :韩 鹏 (19822 ) ,男 ,同济大学桥梁工程系博士研究生 ,上海 200092
孟 (19812 ) ,女 ,助理工程师 ,甘肃省建筑设计研究院上海分院 ,上海 200070
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第 35 卷 2009
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基于性能的抗震设计的特点是使抗震设计从宏观定性的目 标向具体量化的多重目标过渡 ,将抗震设计由以保障人们生命安 全为基本目标转化为不同风险水平地震作用下满足不同的性能 目标 ,从而通过多目标 、多层次的抗震安全设计来最大限度保障 人民生命财产安全 ,满足业主所需的结构性能目标 。
基于性能的抗震设计内容主要包括 :1) 科学的定义和确定地 震危险性 ;2) 确定结构在不同水平地震作用下损伤状态 、性能水 平和性能指标 ;3) 设计方法 ,主要包括承载力设计方法 、位移设计 方法和能量设计方法等 。
西
建
筑
计地震力 。
2. 3 基于性能的抗震设计
基于性能的抗震设计实际上是一总体设计思想 ,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 。基于性能的抗震设计是使设计出的结构在指定 强度地震下的破损状态及其造成的经济损失 、人员伤亡等控制在 预期的目标范围内 ,使结构震后的功能得以延续和维持 。
3 桥梁减隔震技术
3. 1 减隔震技术的概念和发展
减震是人为在结构的某些部位设置阻尼器或耗能构件 ,改变 结构的动力性能 ,耗散结构吸收的地震能量 ,从而降低结构的地 震反应 。隔震则是指通过延长结构的自振周期避开地震卓越周 期或减小地震能量输入 ,以此降低结构地震反应 。对桥梁结构采 用隔震技术的思想产生由来已久 ,减隔震技术自诞生以来 ,受到 了广泛的重视 。第一座采用减隔震技术的桥梁是新西兰的 Motu 桥 ,建于 1973 年 ,上部结构采用滑动支承隔震 ,阻尼由 U 形钢弯 曲梁提供 。该桥建成后 ,减隔震技术在桥梁抗震中得到了迅速推 广 。美国第一次将减隔震 技 术 用 于 桥 梁 是 在 1984 年 , 用 于 对 Sierra Point Bridge 进行抗震加固 。1990 年 ,美国新建了第一座采 用减隔震技术的桥梁 Sexton 桥 。在日本 ,第一座建成的减隔震桥 梁是静岗县横跨 Keta 河的宫川大桥 ,完成于 1990 年 ,是一座 3 跨 连续钢桁架梁桥 ,采用铅芯橡胶支座作为减震构件 。
进行减隔震设计时 ,应将重点放在提高耗能能力和分散地震 力上 ,不可过分追求加长周期 。而且应选用作用机构简单的减隔 震装置 ,并在其力学性能明确的范围内使用 。另外 ,减隔震装置 不仅要能减震耗能 ,还应满足正常运营荷载的承载要求 ,因此选 择减隔震装置时 ,还应注意以下一些要求 : 1) 在不同水准地震作 用下 ,减隔震支座都应保持良好的竖向荷载支承能力 ; 2) 减隔震 装置应具有较高的初始水平刚度 ,使得桥梁在风荷载 、制动力等 作用下不发生过大的变形和有害的振动 ; 3) 当温度 、徐变等引起 上部结构缓慢的伸缩变形时 ,减隔震支座产生的抗力应比较低 ; 4) 减隔震装置应具有较好的自复位能力 ,使震后桥梁上部结构能 够基本恢复到原来位置 。
2 桥梁抗震设计方法的发展 2. 1 基于强度的设计方法
早期的抗震设计基本采用基于强度的抗震设计方法 ,将地震 力当作静荷载进行结构分析 ,以结构构件的强度或刚度是否达到 特定的极限状态作为结构失效的准则 。且该方法是目前许多抗 震设计规范仍采用的设计方法 。
2. 2 基于延性的设计方法
结合桥梁结构弹塑性破坏的特点 ,一些学者提出了基于反应 谱的延性抗震设计方法 。该方法采用地震力修正系数调整反应 谱加速度或弹性分析的地震内力 ,来反映不同结构的延性需求 。 如美国 AASHTO 桥梁设计规范就针对桥墩 、基础 、支座等构件 , 采用不同的地震反应修正系数 R 对弹性地震力进行折减 ,得到设
钢阻尼器通常和橡胶隔震支座一起使用 ,如聚四氟乙烯滑板 支座与悬臂钢阻尼器就是一种合理组合 。
3. 3 减隔震装置的选择
桥梁的减隔震系统应满足如下三个基本功能 :1) 具备一定的 柔度 ,用来延长结构周期 ,降低地震力 ; 2) 通过阻尼 、耗能装置等 对地震力进行耗散 ,并将支承面处的相对变形控制在设计允许的 范围内 ;3) 具备一定的刚度和屈服力 ,在正常使用荷载下结构不 发生屈服和有害振动 。
浅谈桥梁抗震设计方法与减隔震技术
韩 鹏 孟
摘 要 :针对桥梁工程的地震破坏 ,从震害形式 、抗震设计方法和减隔震技术的发展等方面对桥梁抗震技术作了论述 ,表
明伴随桥梁抗震设计方法和减隔震技术的发展 ,桥梁震害将大大减轻 。
关键词 :桥梁震害 ,抗震设计 ,减隔震
中图分类号 :U441
文献标识码 :A
3. 2 常用减隔震装置
1) 分层橡胶支座 。分层橡胶支座 ,国内常称为板式橡胶支 座 。其基本构造如图 1 所示 ,由薄橡胶片与薄钢板相互交替结合 而成 ,支座平面形状多采用圆形或矩形 。在抗震设计中主要考虑 分层橡胶支座的水平刚度和阻尼作用等因素 。橡胶支座的水平 剪切刚度 ,指上 、下板面产生单位位移时所需施加的水平剪力 。 橡胶支座通过在变形过程中消耗能量提供阻尼 ,这种阻尼主要取 决于橡胶层变形的速度 。以天然橡胶为主要材料制作的支座 ,典 型的阻尼比为 5 %～10 %。分层橡胶支座的力 —位移滞回曲线呈 狭长形 ,所提供的阻尼较小 ,因而在减隔震桥梁设计中 ,常与阻尼 器一起使用 。
西建筑 ,2008 ,34 (10) :2832284.
The compaction quality control measures of asphalt concrete pavement in express highway
SONG Zhen2hua Abstract : Aiming at t he problem t hat asphalt concrete pavement was easy to occur early damage , t he asphalt concrete construction experiences and met hods were generalized. Some effective measures to control asphalt concrete pavement compaction quality in express highway were pro2 posed , which obtained better effect in practical application process and had active effect to reduce and erase early damage of asphalt concrete pavement in express highway. Key words : spreading , rolling control , compaction technology , compaction degree , porosity
规定 :上 、中面层为 4 %～7 % ,极值最小值为 3 %、最大值为 8 % ; 下面层为 3 %～8 % ,极值最小值为 3 %、最大值为 9 %。
现场空隙率主要作为施工过程中质量控制指标 ,检测方法 、 检测频率及评价方法规定如下 :
1) 检测方法 。测定当天沥青混合料最大理论密度 ( D′) 和钻孔 试件密度 ( D) ,现场空隙率 ( V V′) 计算式为 : V V′= (1 - D/ D′) × 100 %。2) 检测频率 。同压实度检测频率 。3) 评价方法 。以符合 上述规定范围内的单点测值数除以总测点数计算为合格率 ,当合 格率小于 90 %或有单点测值超出极值规定时 ,应结合压实度检查 结果及时分析其原因 ,予以纠正后方可继续施工 ,并对已施工的 相应段落进行修整乃至返工 。
3) 滑动摩擦型减隔震支座 。滑动摩擦型支座利用不锈钢与 聚四氟乙烯材料之间相当低的滑动摩擦系数制成 。也称为聚四 氟乙烯滑板支座 。这种支座具有摩擦系数小 ,水平伸缩位移大的 优点 ,作为桥梁活动支座十分适宜 。在地震作用下 ,滑动摩擦型 支座允许上部结构在摩擦面上发生滑动 ,从而将上部结构能够传 递到下部结构的最大地震力限制为支座的最大摩擦 ,同时通过摩 擦消耗大量的地震能量 。这类支座的缺点是没有自复位能力 ,用 作隔震支座时 ,支座响应的可预测性和可靠性都不尽如人意 ,所 以常与阻尼器和橡胶支座等其他装置一起使用 。
1 桥梁震害概述
随着城市现代化进程不断加快 、城市人口的大量聚集和经济 的高速发展 ,交通网络在整个城市生命线抗震防灾系统中的重要 性不断提高 ,对桥梁的依赖性越发增强 。而近几十年全球发生的 多次破坏性大地震表明 ,作为抗震防灾 、危机管理系统重要组成 部分的桥梁工程在地震中受到破坏 ,将严重阻断震区的交通生命 线 ,使地震产生的次生灾害进一步加重 ,给救灾和灾后重建工作 带来极大困难 。同时 ,桥梁作为重要的社会基础设施 ,投资大 、公 共性强 、维护管理困难 。提高桥梁的抗震性能是减轻地震损失 、 加强区域安全的基本措施之一 。根据以往地震中桥梁的震害情 况 ,钢筋混凝土桥梁常见的破坏形式主要分为上部结构破坏 、支 座破坏 、下部结构破坏和基础破坏等 。
山 西 建 筑 第 35 卷 2009
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SHANXI
ARCHI T EC TU R E
Vol . J un.
35 No . 16 2009
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4 其他注意事项
1) 控制好材料质量 ,是保证压实度的一个基础工作 。沥青混 凝土面层粗集料应有一个固定料源 ,其规格 、级配等应稳定 ,矿粉 应在拌合厂现场加工或采用水泥厂的生料 ,严禁使用回收粉尘 , 严格控制沥青质量 ,沥青质量抽检应随机抽取多桶混合后试验 。