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对极端事件的考虑
更新时间:2021-04-10 17:51
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    地震作用和船舶撞击属于极端事件,但是,地震区的桥梁以及位于航道上的桥墩则必须考虑这些作用。

 

    在结构抗震设计原理方面,早期的抗震设计简单地把地震作用看做是地震惯性力的静力作用,并以强度作为破坏准则。但随着结构抗震的深入研究,简单地依靠结构强度设计的结构过于保守,而结构延性抗震能力逐渐被重视。新西兰学者Park等在20世纪70年代提出了结构抗震设计的能力保护原则:通过设计使结构体系中的延性构件和能力保护构件形成强度等级差异,确保关键部位不发生脆性破坏。

 

    “小震不坏、中震可修、大震不倒”的分类抗震设防思想,在过去的几十年里被认为是处理地震作用不确定性的合理对策,并在现实中取得了很大成功。20世纪90年代发展起来的基于性能的抗震设计思想,将结构性能划分成不同等级(如性能完好,维持服务,保证安全,近于倒塌等),采用合理的抗震性能目标和合适的结构抗震措施进行设计,使得结构在未来的地震灾害下能够维持所需要的性能水平。

 

    在地震作用分析方面,目前主要有反应谱法和时程分析法,两种方法对地震作用的诸多不确定性及对结构弹塑性反应的考虑,仍在发展完善之中。

 

    为简化桥梁结构抗震设计,各国规范均依据桥梁地震动力响应的复杂程度,定义规则桥梁与不规则桥梁。对于规则桥梁,尽量通过简化方法和抗震构造措施加以解决;而对于不规则桥梁,由于其动力反应的复杂性,需要采用多模态反应谱法或时程分析法进行细致计算。

 

    桥梁震害经验表明,桥梁抗震概念设计十分重要。而减少震害的一个重要方面,就是在设计中寻求质量与刚度的均匀分布,为此美国CaltransCalifornia Department of Transporta-tion)规范给出了连续梁各桥墩之间的刚度比及相邻联结构基本周期比等要求:

 

    (1)对连续梁桥,各桥墩高度宜相近,若相邻墩高相差较大,则各墩刚度也就相差较大地震中刚度大的桥墩往往承担了较大的水平地震力,一个墩的失效将引起全桥的倒塌。同时,刚度扭转中心与质量中心的偏离,会加大梁体的平面扭转效应,易导致结构落梁及碰撞等震害。

 

    (2)连续梁相邻联基本周期若相差较大,地震中伸缩缝处相邻梁体不同步振动,相邻联梁体相对位移过大,易导致结构落梁及碰撞等震害。

 

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