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建筑结构|桥梁结构抗震设计核心理念,深度好文!

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抗震设计,也就是说如何对付地震,有两方面的重点:“天的”“人的”问题!也就是说“工程上的”“社会上的”工作,在工程上要保证建筑物的抗震能力。社会责任是如何在地震前做准备和在震后善后工作。今天我们只讨论工程上的问题——对付大自然的灾害。在工程上我们要保证建筑物的抗震能力——安全。我们无法防止地震,但我们可以减轻地震引起的灾害!


地震工程上,我们要对付的对象是什么?等于打仗,我们首先要了解我们的敌人,是谁,在哪里?所谓知己知彼,百战百胜。地震<<地的波动。




桥梁建造在地球的表面,地震可以引起地表的波动—地震波,地震波可以引起地表不同方向的移动—移动可以是3个直线移动和3个转动的不同组合。


如果我们把地表的波动记录下来,就可以得到如下的地震波“加速度”和地面的“位移”在地震中的变化。



在知道地震的特性后,下一步就是要研发最适当的战略!





力和变形的要求,就有两个不同的方法去对付地震引起的问题。




从前的设计都认为结构在地震时所受到的是一个力。上世纪60年代和70年代对地震的观察完全改变了地震设计的理念。地震后结构物的损坏情况:





上世纪60年代和70年代对地震的观察完全改变了地震设计的理念:从如何去抵抗一个地震力改变成如何去适应地表的位移。




如何去适应地表的变形——隔震(Isolation)的基本原理。地表的变形是有限的,最后还是回到原来的位置不远的地方——之所以可以采用隔震。








地质状况——这里土层很厚



上层软土在高强度地震区是很头痛的问题!

抗震性能标准:设计使用年限150年

在普通地震后(90年重现期)桥必须可以立即使用,允许较小的非弹性反应,混凝土上出现细小裂缝,不出现外观上的永久损伤。

在极大地震后(1500年重现期)桥必须在很短的时间内可以使用。所有修理不得阻碍交通,允许钢结构有限度的屈服,表面混凝土脱落小量塑性变形。




这样的塔技术上可以使用,但美观上不能满足要求!于是,我们发展出一个新的理念!



这样一来,我们就可以把桥塔造的很好看。







自锚式悬索桥

桥塔



主梁



整体分析


设计重点:

结构变形的能力

结构变形后的承载能力

结构变形后的损坏程度

结构消能的能力


地表的位移


地震下的最大变形——结构变形的能力




结构变形后的承载能力



变形后的损坏程度



结构消能的能力


剪力键实验

剪力键实验结果

在最大的可能变形下,剪力键还没有断裂!

在这四个重点上,结构都完全满足安全的要求!


全桥分三个标段

高架桥段

箱型截面



全部高架桥分成四段






截面和基础

使用箱型壁不能太薄


使用斜桩可以减小基础的位移



非弹性铰必须位于可以检查和修补的地方—不能允许桩有塑性铰



承台


钢筋混凝土钢管桩




以柔制刚的办法,太极的道理!当然,还有考虑安全的问题,世界上没有安全的设计,一切都是可能率的问题!把安全的要求提高也同时提高了结构物的成本!合理的成本和安全程度永远是一个妥协!把结构造得可以抵抗一定强度的地震,这就是一个妥协的办法。




最后,我们要考虑安全的问题。







来源: bridgewisdom  作者:邓文中。





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