地震作用和船舶撞擊屬于極端事件,但是,地震區(qū)的橋梁以及位于航道上的橋墩則必須考慮這些作用。
在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)原理方面,早期的抗震設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單地把地震作用看做是地震慣性力的靜力作用,并以強(qiáng)度作為破壞準(zhǔn)則。但隨著結(jié)構(gòu)抗震的深入研究,簡(jiǎn)單地依靠結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)過于保守,而結(jié)構(gòu)延性抗震能力逐漸被重視。新西蘭學(xué)者Park等在20世紀(jì)70年代提出了結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的能力保護(hù)原則:通過設(shè)計(jì)使結(jié)構(gòu)體系中的延性構(gòu)件和能力保護(hù)構(gòu)件形成強(qiáng)度等級(jí)差異,確保關(guān)鍵部位不發(fā)生脆性破壞。
“小震不壞、中震可修、大震不倒”的分類抗震設(shè)防思想,在過去的幾十年里被認(rèn)為是處理地震作用不確定性的合理對(duì)策,并在現(xiàn)實(shí)中取得了很大成功。20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的基于性能的抗震設(shè)計(jì)思想,將結(jié)構(gòu)性能劃分成不同等級(jí)(如性能完好,維持服務(wù),保證安全,近于倒塌等),采用合理的抗震性能目標(biāo)和合適的結(jié)構(gòu)抗震措施進(jìn)行設(shè)計(jì),使得結(jié)構(gòu)在未來的地震災(zāi)害下能夠維持所需要的性能水平。
在地震作用分析方面,目前主要有反應(yīng)譜法和時(shí)程分析法,兩種方法對(duì)地震作用的諸多不確定性及對(duì)結(jié)構(gòu)彈塑性反應(yīng)的考慮,仍在發(fā)展完善之中。
為簡(jiǎn)化橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì),各國(guó)規(guī)范均依據(jù)橋梁地震動(dòng)力響應(yīng)的復(fù)雜程度,定義規(guī)則橋梁與不規(guī)則橋梁。對(duì)于規(guī)則橋梁,盡量通過簡(jiǎn)化方法和抗震構(gòu)造措施加以解決;而對(duì)于不規(guī)則橋梁,由于其動(dòng)力反應(yīng)的復(fù)雜性,需要采用多模態(tài)反應(yīng)譜法或時(shí)程分析法進(jìn)行細(xì)致計(jì)算。
橋梁震害經(jīng)驗(yàn)表明,橋梁抗震概念設(shè)計(jì)十分重要。而減少震害的一個(gè)重要方面,就是在設(shè)計(jì)中尋求質(zhì)量與剛度的均勻分布,為此美國(guó)Caltrans(California Department of Transporta-tion)規(guī)范給出了連續(xù)梁各橋墩之間的剛度比及相鄰聯(lián)結(jié)構(gòu)基本周期比等要求:
(1)對(duì)連續(xù)梁橋,各橋墩高度宜相近,若相鄰墩高相差較大,則各墩剛度也就相差較大地震中剛度大的橋墩往往承擔(dān)了較大的水平地震力,一個(gè)墩的失效將引起全橋的倒塌。同時(shí),剛度扭轉(zhuǎn)中心與質(zhì)量中心的偏離,會(huì)加大梁體的平面扭轉(zhuǎn)效應(yīng),易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)落梁及碰撞等震害。
(2)連續(xù)梁相鄰聯(lián)基本周期若相差較大,地震中伸縮縫處相鄰梁體不同步振動(dòng),相鄰聯(lián)梁體相對(duì)位移過大,易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)落梁及碰撞等震害。
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