铁路桥梁抗震_铁路桥梁抗震鉴定与加固技术规范

桥梁震害

1、桥梁震害预测方法

铁路桥梁抗震_铁路桥梁抗震鉴定与加固技术规范

桥梁震害预测方法包括经验统计法、规范效核法、Pushover(推倒分析)法和大跨度桥梁定性与定量相结合的震害预测方法4类。

1.1经验统计法

经验统计法是根据历史震害经验、桥梁抗震知识及桥梁样本所提供的资料，选择影响桥梁震害的主要因素，再根据大量样本进行各影响因素的影响方式和权值的统计回归，建立桥梁震害经验预测公式的一种安全评价方法[1]。久保庆三郎统计了遭受严重震害的30座公路桥梁资料，考虑了烈度、场地条件、液化、上部结构类型、支座类型、墩台高度、孔数、支承宽度、基础形式、墩台材料等10个影响因素，通过定义它们的易损性指数进行相乘，如果得到的值大于30，则桥梁是危险的，有可能落梁.

日本1986年公路桥梁抗震鉴定提出的新公路桥梁易损性分析方法[3]是在上述方法基础上，根据124座遭受破坏的桥梁资料，选择设计规范、上部结构类型、上部结构形式(曲梁桥和直桥梁)、上部结构材料、桥轴线坡度、抗落梁措施、基础种类、桩高、场地条件、液化、持力层不均匀性、土层杂质、基础材料、基础种类、地面运动强度等巧个影响因素，利用统计学方法得到的经验公式。该方法在定性析基础上还包含了主筋跨中截断和桥墩剪应力的少量计算要求.另外，在其上部结构类型中含有斜拉桥和悬索桥。

周神根[4]根据唐山272座铁路桥梁的震害资料，选定烈度、墩高、基础类型、场地液化情况、场地类型、跨径、跨数等7个影响因素，用小二乘原理进行多元纷性回归，建立了铁路桥梁的震害指数预测公式.

朱美珍[5]根据唐山、海城、通海中100多座公路桥梁的震害情况，选择烈度、场地类别、地基失效程度、上部结构类型、支座形式、墩台高度、墩台材料、基础形式、桥梁长度等9个因素，建立了公路桥梁的非线性震害预测经验公式.

Buckle等[6]利用美国从1964年Alaska到1991年Costa Rica期间11次中124座桥梁震害资料，选择地面运动峰值、设计规范、上部结构类型、上部结构外形、跨中铰、桥墩类型、基础类型、墩体材料、规则性、场地条件、液化程度、支座支承长度等12个影响因素，通过多参数回归分析建立了震害指数与影响因子的经验公式，并指出地面运动峰值、液化程度、设计规范和支座支承长度是影响桥梁震害的主要因素.在Buckle的方法中，上部结构类型也包括斜拉桥和悬索桥。

经验统计法不需要通过复杂计算就可以确定桥梁在未来中可能的破坏等级，使用起来经济方便，特别是涉及某个地区或城市大量桥梁需要进行震害预测时。经验统计法的误源自于桥梁震害影响因素取舍、回归公式形式、桥梁样本数、影响因素相互作用等几个方面.新近发展起来的基于神经网络和CIS

数据库的桥梁震害预测方法[7-9]由于可以在一定程度上降低上述误，预计将会得到充分的发展。在现有条件下，为提高经验统计法的预测精度，可以同时采用久保庆三郎方法、日本公路桥梁易损性分析方法、朱美珍方法和Buckle方法中的两种或两种以上方法进行桥梁震害预测，但使用中应注意各国规范的异同，不可生搬硬套。这样做的依据是尽管各国桥梁建设情况各异，但震害表现出的相近性远远大于其相异性，同时这样做也不会增加多少工作量。一般情况下，久保庆三郎方法和朱美珍方法仅适用于未采取抗震设计的桥梁，日本公路桥梁易损性分析方法和Buckle方法适用范围则广些。当采用上面两种或两种以上方法进行桥梁震害预测，得到的桥梁震害等级存在明显异时，可依据桥梁重要性不同，通过工程综合判断或分析方法予以判定。

1.2规范校核法

规范校核法是先依据《公路工程抗震设计规范》(JTJ004 - 89)中的有关规定计算桥梁主要结构构件的荷载，然后将荷载效应与恒载效应(重力)组合，得到结构构件的内力，并与结构构件的极限荷载(抗力)相比较，从而给出桥梁结构的震害等级。该方法的一般公式为

式中，K为结构抗震安全系数;，为桥梁现状折减系数，主要考虑桥梁的现状是否良好和构造措施是否完善，y=0.5一10; Rd为按极限状态法计算的结构抗力函数;R为材料强度值;、为材料安全系数，y.- 1.0一1.5;Sd为荷载效应函数;G为荷载;E为结构荷载。 上式原则上适用于良好地基或采取了较完善的抗液化措施的软弱地基上的桥梁震害预测。在液化场地而桥梁结构又未采取抗液化措施时，需要考虑液化影响，可以通过修正震害指数的经验公式对震害预测结果进行修正:

规范校核法计算公式与现行规范一致，易于工程技术人员掌握和应用，但由于受规范认识局限性和破坏准则的限制，仅能隐含地反映钢筋混凝土结构延性抗震要求。因缺少统计数据，材料的真实强度往往以名义强度代替，从而带来误。从总体上看，规范校核法属于半经验半分析的震害预测方法。

1.3 Pushover方法

Pushover分析方法是通过对结构施加单调递增水平荷载来进行分析的一种非线性静力分析方法.该方法通常将相邻伸缩缝之间的桥梁结构当作空间独立框架考虑，上部结构通常假定为刚性.分析的初始阶段是对单独的排架墩在所考虑的方向上(顺桥向或横桥向)进行独立的倒塌分析，以期获得构件在单调递增水平荷载作用下的整个破坏过程及变形特征.之后，整个框架的分析将桥墩刚度模拟为非线性弹簧，计算出整体框架的初始刚度中心、横向刚度和转动刚度以及质心处的效刚度.在框架质心处，通常是上部结构的质心，施加单调递增的水平力，并且随着框架非线性发展的程度，不断调整各个桥墩的刚度和结构的刚度，直至结构达到限状态为止.文献[10], [11]和[[12]对此进行了详细介绍，不再赘述.

Pushover方法系建立在非线性静力分析基础之上，通过结构的非线性变形能力，评价它的抗震性能，并且可以给出结构的破损倒塌机制，从而发现结构的抗震薄弱环节，与通常的非线性动力分析相比，具有计算简单、结果明确的优点，可方便地用于评估钢筋混凝土桥墩的延性抗震能力和伸缩缝处的可能相对位移。

1.4大跨度桥梁震害预测

从总体上看，大跨度桥梁结构(系杆拱桥、斜拉桥、悬索桥)在中都未曾发生过严重破坏或倒塌，仅是在引桥或是在支承系统或局部杆件发生破坏。这一方面可能由于人们对大跨度桥梁的重要性有足够重视，在设计中提高了设防标准并进行了专门研究，增强了结构抗震能力;另一方面，大跨度桥梁大多处在长周期范围，时主要是变形控制，引桥(相对较刚)、桥梁支座系统或局部杆件的连接不能适应大位移而导致损害[[13]。鉴于此，建立了定性与定量相结合的大跨度桥梁震害预测方法。

(1)大跨度桥梁抗震能力的定性评价

大跨度桥梁抗震能力的定性评价主要考虑6个因素:烈度、场地条件、基础构造、抗震设防、支座构造、结构体系。具体分述如下:

1)位于坚硬场地上的大跨度桥梁，在烈度不高于设防烈度1度以上时，基本完好;在高烈度条件下，塔梁固接体系的斜拉桥、使用钢支座的大跨度桥梁、大跨度连拱桥会发生轻微破坏。

2)位于软土地基上的大跨度桥梁，在烈度不高于设防烈度时，基本完好;烈度高于设防烈度1度时，若桩基础满足《构筑物抗震设计规范》(GB 50191-93)的构造要求，基本完好，否则塔梁固接体系的斜拉桥、使用钢支座的大跨度桥梁、大跨度系杆拱桥会发生轻微破坏;更高的烈度条件下，大跨度桥梁会发生基础移位、支座损坏、局部杆件压屈、构件连接部位钢筋混凝土裂缝等中等破坏现象。

大跨度桥梁抗震能力的定性评价还可以采用前面提到的经验统计方法，如Buckle方法和日本桥梁易损性评价方法。

(2)大跨度桥梁抗震能力的定量评价

主要从3个方面评价:

1)主桥与引桥连接处支承面宽度是否足够，VOR构造措施是否合理。主桥位移反应可采用反应谱方法或时程法进行分析.

2)桥台的抗震稳定性。可利用《公路工程抗震设计规范; (JTJ004 - 89)提供的方法评价或采用其它成熟方法。

3)塔根截面的强度和延性抗震性能。

考虑到桥梁抗震安全性评价和桥梁抗震设计不同，它并不要求总是作出偏于保守的决策，建议用于大跨度桥梁抗震能力定量评价的动超越概率为100 a超越概率10%(重现期为950 a).输人波可采用“3+1”模式，即3条与场地条件相近的天然波和1条人工波。

后，综合(1), (2)两项结论，给出大跨度桥梁的震害等级.

大跨度桥梁震害影响因素复杂，震害预测工作量大，且需要专业分析软件.考虑到大跨度桥梁至今为止在中尚未曾发生严重破坏或坍塌，作者建议不必对大跨度桥梁进行震害预测，或仅进行定性评价，除非满足下述条件之一:1)抗震设防标准偏低;2)桥梁存在明显抗震缺陷;3)业主提出特殊要求。

2桥梁震害预测流程

依据桥梁重要性的不同，将桥梁划分为甲、乙、丙、丁4类，见表3。

3 、应用实例:福州市区重要桥 梁震害预测

福州是福建省省会，位于闽江下游。对福州市区进行震害预测的重要桥梁包括市区跨越闽江及乌龙江的6座主要桥梁和1座互通式城市立交桥，它们分属甲类和乙类桥梁。这些桥梁的基本清况见表4。桥梁震害预测方法和预测结果列于表5。

震害预测表明:

(1)烈度为9一10度时，抗震能力弱的洪山大桥、闽江大桥和鳌峰大桥会发生严重破坏，甚至倒塌。由于这3座桥梁是出人福州市区的门户，此时福州市区对外联系几乎会处于中断，但这种情况发生的可能性仅是在福州市区发生与日本阪神相类似的直下型强烈破坏性时。从阪神交通系统震害经验看，上述震害预测结果与神户市对外交通几乎中断是一致的.因此，对于具有与神户市地质背景相近的城市，宜抓紧开展桥梁震害预测和抗震加固工作。

(2)引桥与主桥相比抗震能力较低.建议今后在区桥梁抗震设计中引桥与主桥采用同样的设防标准，否则时引桥的破坏同样会导致主桥丧失使用功能。

朱晞的研究领域

1974年应邀参加《铁路工程抗震设计规范》编制组，在所进行的力理论，计算机分析和实验研究的大量工作中发现以往我国桥梁抗震从1964《全国区抗震规范》（草案）以来沿袭使用的计算图式与公式有与实际状况严重不符的错误，经过分析方法的研究，编制了电算程序，在数值计算和模型试验验证后，与吴鸿庆教授一起，在严格理论分析基础上建立正确反映铁路桥墩动力特性的相似性参数，使原来貌似离散和无规律的计算和实测数据可以用简单统一公式来表达。形成了一套简便且精度满足工程要求的计算公式，经铁道部鉴定后，纳入《铁路工程抗震设计规范》（77年），1978年分别在甘肃省科学大会和铁道部科技大会上获奖。撰写的论文《铁路桥墩自振频率及荷载作用下内力的简化计算方法》，被收入1982年科学出版社出版的《工程论文集》。

中建的钢混凝土组合结构桥梁抗震性能好吗？

1 钢-混凝土组合箱梁桥

城市桥梁以中小跨径桥梁居多，大跨度和特大跨度桥梁较少。目前我国城市中小跨径桥梁多采用混凝土结构，容易出现腹板和底板开裂问题，不仅影响结构安全，还加大了桥梁管养的负担。因此，深圳市政院在其设计的城市中小跨径桥梁中大量应用组合结构。其中，钢-混凝土组合箱梁是城市中小跨径组合结构桥梁的主要形式之一。代表性桥梁有红桂路至晒布路拓宽改造工程、南山区丽水路东段市政工程丽水路桥、香梅路跨线桥等。关注公号建筑施工资料，免费课件

红桂路至晒布路拓宽改造工程是深圳市一座以“建筑设计景观桥”为设计理念的城市钢-混组合箱梁跨线桥，桥梁总长约1公里，线形平顺、流畅，结合地形限制条件采用自然的S形曲线。桥梁跨越四线电气化线路的京九铁路，受铁路净空、限界的限制，设计了40米跨径、极限梁高为1米的超薄肋板组合钢箱梁。该桥帽梁采用欧式柱头，墩柱采用欧式槽线造型，同时箱形主梁采用鱼腹形流线圆角钝化处理，对桥上防撞护栏建筑进行了细部刻画，把市政高架立交桥融入建筑景观设计，从而取得了较好的城市空间景观效果。

丽水路桥是深圳市南山区丽水路东段市政工程中的重要工程，上跨西丽水库排洪渠。为满足桥下西丽水库渠道排洪和远期校区皮划艇比赛的要求，渠道中不允许设置桥墩，因此选择主跨50米大跨度简支梁桥，桥宽26米。在一系列新技术的基础上，实现了50米跨度的简支梁梁高只有1.9米的突破设计。

2 钢管混凝土拱桥

钢管混凝土拱桥的设计理念初起源于20世纪30年代的前，90年代初引入我国并逐渐成为了一种常用的桥梁结构型式。深圳市政院先后设计了深圳北站大桥（彩虹桥）、深圳芙蓉大桥、东莞水道特大桥、东莞大汾北水道特大桥、浙江绍兴镜湖新区风林西路1号景观桥等一系列钢管混凝土拱桥。

深圳北站大桥（彩虹桥）是一座主跨为150米的拱墩固结、单跨下承式无铰钢管混凝土柔性系杆拱桥。主拱肋采用四肢钢管混凝土空间桁架结构，桥面为双向4车道，宽23.5米。其采用钢管混凝土主拱、钢管混凝土组合桥墩、预应力钢-高托座混凝土空心板叠合梁，是我国首座采用组合梁悬吊桥面系的钢管混凝土拱桥。

东莞水道特大桥是一座主桥为三孔50＋280＋50＝380米飞鸟式钢管混凝土系杆桁拱桥，主拱肋为由4根钢管组成的桁式钢管混凝土系杆拱，边拱为等截面钢筋混凝土拱。该桥由左、右完全独立的两幅桥组成，每幅桥宽26.1米。其280米的中承式钢管混凝土桁拱主跨位居当时世界同类桥梁第三。

高铁桥墩是空心的还是实心的？

高铁桥墩一般是空心的。这是因为空心结构相比实心结构更加轻便，而且可以减少建造时所需的材料和成本。此外，空心结构还可以提高桥墩的抗震性能和承载能力，因为它可以通过在内部设置加强筋和填充材料来增强结构的稳定性。空心结构的高铁桥墩通常由混凝土或钢筋混凝土制成，其外形可以是方形、圆形或多边形。在建造时，首先需要建造桥墩的模板，然后将混凝土或钢筋混凝土浇筑到模板内部，后等待混凝土凝固后，将模板拆除即可。

这当然是实心的啦，

好像是空心的吧

实心，混凝土钢筋

高铁路线在建设的时候，常常会遇到山谷、河流或是地势高低不一的情况，这时候就需要建造桥墩架设铁路桥梁。这些桥墩要承受桥梁巨大的重量，桥墩里面的构造是怎样的呢？

是否所有桥梁都需要考虑抗风和抗震设计?

不是的

但是铁路桥公路桥都要进行抗震。面对公路桥梁设计理念的提升和桥梁精细化设计的需求，需要完善公路桥梁抗风、抗震等减灾防灾设计方法，建立健全公路桥梁全寿命周期设计理论与相关规范，研发基于BIM（建筑信息模型）技术的桥梁设计系统，以推动我国公路桥梁设计技术的升级换代。

钢结构广泛应用于铁路桥梁，主要应用其哪一特点

1)钢材的抗拉、抗压、抗剪强度相对来说较高，钢构件断面小、自重轻。强度高，适于建造荷载很

大的桥梁；自重轻则可减轻基础的负荷，降低基础造价，同时还便于运输和吊装。

2)钢材的塑性和韧性好，使钢结构桥梁的抗震性能好。由于钢材有良好的塑性和韧性，在作用

下通过结构的变形能较多地吸收能量，同时又具有能反复作用的韧性，从而大大提高了钢结构的抗震性

能。抗震和抗风是桥梁安全的保障，钢结构桥梁优良的抗震性能，扩展了其使用范围，尤其在高烈度地

震区。

3)施工工期短。钢结构的材料可轧制成多种型材，加工简易而迅速；建筑材料的运输量少，施工现

场占地面积小；零星部件可在现场制作，连接简便，安装方便，施工周期短。

4)钢桥质量容易保证。钢结构构件一般都在工厂制造、加工，工业化程度较高，精度高。

5)钢结构桥梁在使用过程中易于改造，如加固、接高、拓宽路面，变动比较容易、灵活。

6)钢结构是环保产品。从钢桥上拆换下来的旧部件可重新熔炼，可节约能源，符合可持续发展的政

策。

7)管线布置方便。在钢桥的结构空间中，有许多孔洞与空腔，使管线的布置较为方便，而且管线的

更换、修理较方便。

8)钢结构桥梁适用范围广，且易做成大跨度。实践和研究表明：钢砼结构适用于500m以下跨度的拱

桥和斜拉桥，不适用于悬索桥；钢结构桥适用于跨度的拱桥、悬索桥和斜拉桥，特别是大跨度的索桥。