边坡工程抗震三篇

边坡工程抗震 篇1

桥梁结构的地震破坏除了造成结构本身的直接损失, 当桥位设置在主干道上, 还会阻碍救援和物资人员的运送。我国是地震多发国家, 2008年发生的汶川地震造成了大量的伤亡, 破坏原因大多是设防烈度低于实际烈度[1~4], 但地震的复杂性导致计算的精确很难控制[5], 首先需要对在建场地中的结构体系进行明确的概念分析, 然后结合结构的设计进行薄弱抗震部位的验算, 最终保证通过配筋和构造验算保证结构的抗震性能。对于结构简单的规则桥梁, 采用有效简便的理论进行分析可以为初步设计提供依据。

1规则桥梁的简化抗震设计理论

目前规范中主要推荐的分析方法为反应谱法、时程分析法和功率谱法, 其中反应谱法是根据结构的弹性反应结果建立的一种简化计算方法, 对于规则桥梁有很好的适用性, 而且在计算中应考虑上部结构、支座、桥墩以及基础等影响[6]。

全联均采用板式橡胶支座的连续梁桥或桥面连续、顺桥向具有足够强度的抗震连接措施 (即顺桥向连接措施强度大于支座抗剪极限强度) 的简支梁, 其水平地震力可按下述简化方法计算:

1) 上部结构对板式相交支座顶面处产生的水平地震力

Xf———考虑地基变形时, 顺桥向作用于支座顶面或横桥向作用于上部结构质量重心上的单位水平力在一般冲刷线或基础顶面引起的水平位移与支座顶面或上部结构质量重心处的水平位移之比。

将上部结构的地震力Eihs和墩身的水平地震力Eihp施加到桥墩上, 即可得到墩底位置处的内力。以上是简化算法的计算过程, 下面通过一个实际工程算例进行应用。

2计算算例

某高速公路工程结构为简支组合梁桥, 单孔标准跨径为20m, 桥宽19.5m, 三跨一联, 采用桥面连续的铺装。该工程跨越地形为宽523.5m的沟谷地形, 靠近边坡的位置桥墩高度变化明显, 导致桥墩纵向抗推刚度变化较大, 下部结构的抗震性能需要进行分析, 如下图所示。本工程中采用橡胶支座型号为GJZ400×400×69, 橡胶层厚度为49mm, 计算得剪切刚度为3918k N/m。

一联跨总共有四个桥墩, 从左到右依次编号为1、2、3和4号墩。上部结构分配到桥墩顶部的重量为681.7t, 盖梁的重量为135.4t。桥墩的截面为1.7×1.7m, 墩身高度依次为18.9m、16.6m、10.1m和6.1m。支座剪切刚度为3918.4k N/m。为了得到更精确的自振频率, 采用有限元模型计算得到该结构的基频为0.79。根据公路桥梁抗震设计细则中5.2.1和5.2.2条的规定[6], 得到水平方向的加速度反应谱值为0.086。将这些参数代入上面的计算过程中可以得到墩底的弯矩值如下表所示:

3结论

本文针对某桥梁工程中边坡处墩高变化相对较大的一联跨径, 基于弹性理论进行了反应谱法的抗震分析, 通过采用简化的计算方法, 可不需要建立有限元模型, 通过手算得到墩底的弯矩值。通过与有限元计算结果对比可以得到如下结论:

(1) 有限元计算结果较简化计算方法偏大, 这可能是由于支座采用弹簧单元模拟并没有完全反应支座的水平抗剪性能, 该简化计算方法相比有限元计算结果偏于不安全, 但仍可以作为校核计算方法采用。

(2) 支座的抗剪刚度kr起到了降低桥墩组合抗推刚度ktp间差距的作用, 使水平力分配大小不至于悬殊。工程上的意义是需要对橡胶支座定期检查更换, 确保橡胶支座的水平抗剪变形作用, 否则矮墩的组合抗推刚度会增大, 分配到矮墩的地震力会相应增大。

(3) 本算例中最不利桥墩为最高的桥墩。

摘要：本文针对某实际工程中边坡位置处桥墩的抗震性能进行了一般性讨论。采用简化的计算方法 , 对规则桥梁的桥墩进行内力计算, 该方法可供校核有限元方法的计算结果。边坡处桥墩高度变化大导致桥墩抗推刚度之间差异明显, 支座的水平剪切刚度对降低桥墩的组合抗推刚度作用明显。

关键词：抗震设计方法,反应谱,设计规

参考文献

[1]王克海.桥梁抗震研究[M].北京:中国铁道出版社, 2007.

[2]邓小伟.基于两水平设防的连续梁抗震性能分析[J].石家庄铁道大学学报, 2012, 25 (4) :39-42.

[3]张永亮, 徐家林.京沪高速铁路沧德特大桥地震反应分析[J].世界桥梁, 2013, 41 (6) :43-47.

[4]贡金鑫, 王雪婷.从汶川地震灾害看现行国内外桥梁抗震设计方法[J].大连理工学报, 2009, 49 (5) :739-747.

[5]叶爱君.大跨度桥梁抗震设计实用方法[J].土木工程学报, 2001.2, 34 (1) :1-5.

边坡工程抗震 篇2

关键词：框架预应力;锚杆边坡支护结构;抗震简化设计

1 引言

我国是一个地震高发国家，尤其是对于部分地区的山区道路来说，如果出现等级较高的地震，那么则将会对道路边坡造成非常大的影响，且直接会对当地的公路、铁路、建筑以及水利水电工程等造成非常大的影响。以我国2008年发生的汶川地震为例，其在地震过程中由于道路边坡失稳而出现的事故占据整个地震总损失的30%左右。而在我国目前各地区大力开展道路桥梁建设的背景下，就更需要我们能够对边坡的抗震性引起充分的重视，从而以此来保证建筑的安全运行。

2 支护结构震害分析

在边坡支护发生震害情况时，其主要的表现就是其锚杆、锚头容易出现被损坏的情况，且会使框架以及挡土板也会随之出现一定的破坏，其中，锚头之所以出现破坏的情况主要是因为其钢垫板位置的混凝土强度承载力不足而在地震情况下时容易出现破碎的情况，且垫板也会因为强度问题而出现变形以及凹陷的情况、锚头螺栓也会出现滑脱的情况。其中，锚杆出现被破坏情况的非常重要的一类形式就是因为锚杆自身会因为其所具有的强度不足而出现被拉断的问题，且会使土地同锚固体间因为摩阻力不足而受到破坏。而对于挡土板来说，其出现破坏则是因为在地震较强的冲击作用下，使其因为受剪、受弯以及受冲而使局部承压能力不足而出现被破坏的情况。

对于框架破坏问题而言，其分为弯曲破坏、剪切破坏以及局压破坏，当地震发生时，其节点位置则是整个框架受到损害最大，也是最容易受到损坏的位置。由于框架梁柱节点位置所出现的破坏问题经常出现在弯曲变形且剪跨比较大的区域，这就会使其在地震发生时在剪力以及弯矩的共同作用下使保护层脱落、混凝土开裂，进而造成较大的损坏。而在梁柱的接点位置，梁所受到的地震影响要较轻于柱的影响，且柱底震害也没有柱顶位置的震害严重，其发生破坏的位置也通常处于框架梁柱中间以及立柱接点附近。另外，支护结构的外部以及内部失稳情况共同组成了失稳问题，如果锚固段土体情况较为稳定，且长度够，则容易出现内部失稳，而如果边坡土体不是非常稳定，而锚杆长度不足，则容易出现外部失稳的情况。

3 支护结构抗震简化设计

3.1 地震作用计算

根据我国建筑边坡的相关技术规范，其明确的规定了在岩石基坑边坡处可以根据情况不同对地震荷载进行考虑，而对于我国目前7以及7度以上的边坡、以及中等风化、强风化以及全风化的岩质边坡来说，则应当能够对地震荷载作用力进行考虑，并可以在设计时忽略地震竖向加速度因素。根据拟静方式的计算，我们则可以将土地在地震情况下所产生的地震力划为静荷载，并将其作用在相关的支护结构之中。在这种前提下，我们则将地震情况下水平面同边坡滑移面的夹角设为：

在上式中：

其中，δ为挡土结构同土体间具有的摩擦角、g为加速度，ψ为土体摩擦角。

而当边坡属性为弹性时，地震响应则会根据坡高度的提升而出现放大的情况，而为了能对我们的设计方式进行简化，我们则通过边坡加速度的相应系数对其进行计算，并将其相应系数在7、8、9防烈度下分别设置为3、2.5以及2。

3.2 框架锚杆抗震计算

在锚杆的框架结构中，其主要由立柱、横梁以及挡土板这三者所组成，且由这三者共同形成一种形似楼盖的竖向梁板结构体系。对于框架锚杆支护结构来说，我们对其计算时主要有下列几个方面：

3.2.1 挡土板计算

在一般情况下，横梁间距同立柱间距的值较为相近，且我们也可以通过双向板结构的形式对挡土板进行计算。首先，我们需要对其支撑情况进行分类：第一种是一边简支、其它三边固定的方式;第二种则是四边都固定的形式，以此来作为具有临时性的支护，且在不计算其面板的基础上根据其构造情况来选择适当的配筋数量以及混凝土厚度。而在永久性支护方式中，我们则需要对其挡板进行全面的验算以及抗震设计，并保证挡板厚度应当大于10cm以上。

3.2.2 横梁及立柱的计算

在对两者计算前，首先我们需要能够在联系其所具有荷载情况的基础上将结构分为横梁以及立柱两个计算点，之后再将两者以不同的计算方式画出不同的计算简图来进行计算，其计算单元如下图所示：

图1 横梁、立柱划分单元情况

在上图中，S_x为立柱的间距，通常我们会以均匀的方式对其进行布置。而S_y则为横梁间距，我们在实际布置时可以根据其锚杆位置的不同而对其灵活布置;η₁和η₂则分别为立柱计算系数以及横梁计算系数，而根据荷载等效的原理，我们将这两个值都取为0.75。

3.2.3 锚杆计算

对于地震所出现的锚杆破坏情况来说，其可以根据损坏情况的不同而分为断裂以及拔出这两种类型。

对于断裂情况的验算，其公式如下所示：

在上式中，f_y为锚杆抗拉强度，d_j为不同根锚杆钢筋所具有的直径，E_j则为不同根锚杆其动土、静土压力所具有的组合值。

而对于拔出情况的验算，其公式如下所示：

这是因为在地震力的作用之下，满足上述条件才能够保证锚杆在具有足够摩阻力的条件下避免出现拔出的情况，其中，τ_j为不同层锚杆土地同锚固间的剪应力，D_j为不同锚固体所具有的直径，而L_j则为不同锚杆所具有的锚固段长度。

4 结束语

在上文中，我们对于框架预应力锚杆边坡支护结构抗震简化设计方法进行了一定的研究，而在实际设计时，也需要我们能够从多方入手，以更为合理的设计方式保证边坡防震质量。

参考文献：

[1]叶海林，郑颖人，陆新，李安洪.边坡锚杆地震动特性的振动台试验研究[J].土木工程学报.2011（S1）：152-157.

[2]石玉成，秋仁东，孙军杰，胡明清.地震作用下预应力锚索加固危岩体的动力响应分析[J].岩土力学.2011（04）：1157-1162.

工程结构抗震抗震复习提纲 篇3

第1章地震基础知识、抗震设防 1.地震波有类型、各有特点。

2.地震常用术语，地震按震源深度分类。3.震级、地震烈度的概念！地震烈度如何分类 4.基本烈度区划与地震动参数区划。

5.建筑物的抗震设防类别划分、抗震设防标准。6.工程结构的抗震设防依据、抗震设防的目标、两阶段设计方法。

第2章场地、地基和基础

1.场地的概念、建筑物选择场地的原则。2.场地土类型、土层等效剪切波速、覆盖层厚度。3.场地类别划分的依据。

4.地基抗震承载力确定，地基和基础的抗震验算。5.可不进行天然地基基础的抗震承载力验算范围。6.液化的概念，液化产生的震害，影响场地土液化的因素。

7.液化判别方法，可液化地基的抗液化措施。第3章地震反应分析和结构抗震验算 1．结构的地震反应概念，结构抗震设计步骤。2．场地条件、震中距对地震反应谱的影响特点。3．动力系数、地震系数、地震影响系数的概念。4．多质点体系的简化计算简图，各层重力荷载代表值的求法。

5．振型分解反应谱法的计算公式和每个参数的含义。6．底部剪力法的适用范围、计算步骤、注意要点。7．结构构件截面抗震承载力验算、荷载效应组合。8．多遇地震作用的结构抗震变形验算目的、方法。9．罕遇地震烈度下弹塑性位移验算目的、范围、方法。

10．薄弱层弹塑性层间位移简化计算方法：楼层屈服强度系数、薄弱层（部位）。

11．薄弱层弹塑性层间变形计算方法。第4章建筑抗震概念设计

建筑的平立面布置；结构选型与结构布置；多道抗震防线；刚度、承载力、延性；结构整体性；非结构构件处理。

第5章多高层钢筋混凝土房屋抗震设计

1．了解钢筋混凝土结构常见的震害，分析其原因。

2．抗震设计的基本要求：适用高度、高宽比、抗震等级、结构布置。

3．框架结构抗震计算：抗震设计步骤。

4．房屋适用高度的概念、限制房屋的高宽比意义。5．钢筋混凝土结构划分抗震等级意义、划分依据。6．截面设计、延性设计原则、框架结构抗震构造措施。7．框架梁、框架柱的内力调整。8．框架梁、框架柱的截面承载力计算。9．节点核心区钢筋的锚固和搭接要求。

10．轴压比计算、限制钢筋混凝土柱的轴压比意义。11．框架结构要对梁柱端进行箍筋加密作用。第6章砌体结构抗震设计

1．震害、震害分析。砌体结构房屋的概念设计。2．限制砌体房屋抗震横墙最大间距目的。3．楼层剪力在各墙体间的分配原则。4．墙体截面抗震承载力的验算方法。5．墙体承载力验算位置选择。

6．各类砌体沿阶梯形截面破坏的抗震抗剪强度计算方法。

7．圈梁、构造柱作用及设置原则。8．楼梯间的构造要求。

9．底部框架—抗震墙房屋的抗震设计要点。第7章多、高层钢结构房屋抗震设计 1.高层钢结构结构体系 2.高层钢结构结构的布置原则

第8章单层钢筋混凝土柱厂房抗震设计 1.单层厂房结构的主要震害。2.单层厂房结构在平面布置要求。

3.单层厂房在屋盖系统、柱、柱间支撑和围护墙体等的要求。

4.单层厂房横向抗震计算有哪些基本假定、横向抗震计算方法、步骤。

5.单层厂房纵向计算的修正刚度法和拟能量法的基本原理及其应用范围。