高烈度地震区中小跨径公路桥梁抗震设计关键技术研究[材料]_高地震烈度区

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高烈度地震区中小跨径公路桥梁抗震设计关键技术研究

“高烈度地震区中小跨径公路桥梁抗震设计关键技术研究”属交通运输部西部交通建设科技项目(合同编号：2009 318 000 096)。项目对汶川地震中中小跨径公路桥梁的震害特征进行了归纳和总结,在此基础上,开展中小跨径桥梁的抗震关键技术研究。研究成果解决了中小跨度桥梁概念设计、斜、弯坡桥设计特殊方法和措施、减隔震设计实用化等关键技术问题,对我国中小跨径桥梁抗震设计水平的提高有重要促进作用,从根本上提高西部地区新建交通网络抵御地震灾害的能力。项目在对国内外历次大地震的桥梁震害进行调查归纳的基础上,对汶川地震中1540座中小跨径桥梁的震害进行系统分析,得出了汶川地震中小跨径桥梁震害特征;针对震害特征对既有中小跨径桥梁的抗震设计技术与构造措施进行了回顾与审视。主要针对抗震设防标准与性能目标合理性、桥梁延性构件设计方法及构造措施、桥梁能力保护构件设计方法及构造措施、桥梁挡块计算及构造措施、桥梁防落梁措施、我国公路桥梁现行抗震设计方法及抗震构造措施等内容开展检讨分析;开展中小跨径桥梁的适宜的抗震结构形式、结构体系、地形适应性、桥墩形式的选择等关键技术研究,形成中小跨径桥梁抗震概念设计体系;针对弯、斜、坡桥开展地震响应、碰撞效应、简化计算分析方法、抗震构造措施开展研究,解决弯、斜、坡桥抗震设计问题;对中小跨径桥梁隔震技术的简化计算方法、实用化和体系化技术开展研究,对比了国、内外减隔震桥梁主梁限位及防落梁措施,建立了限位装置的计算方法。解决我国中小跨径桥梁隔震应用中的技术难题,并形成中小跨径桥梁的防落措施体系;并在上述研究的基础上,结合交通运输部“汶川地震灾后重建公路抗震减灾关键技术研究重大专项”的部分研究成果,编写了《高烈度山区新建中小跨径桥梁抗震设计技术应用指南》。项目组研究人员经过近3年的刻苦攻关、精心研究,超额完成了合同规定的各项研究内容、技术指标及经济指标,取得了5项重大科技成果和8项主要科技成果,攻克关键技术5项,并申请了2项国家发明专利。研究成果具有以下显著特点： 1.揭示了山区中小跨径桥梁在高烈度地震作用下的震害特征和基本规律。2.构建了利用主梁和支座间的滑动,结合墩台限位装置或抗震制动墩等控制梁体地震作用下变位的抗震设计方法。3.提出了考虑桥墩集成刚度的中小跨径桥梁桥型选择、联跨布置、连接与支承等方面的设计准则和技术要求,完善了中小跨径桥梁抗震设计的相关内容。4.研发了三向限位的组合型钢抗震耗能挡块。5.编制了《高烈度山区新建中小跨度桥梁抗震设计技术应用指南》,可为修编相关桥梁抗震规范提供技术支撑。项目研究成果在四川雅安至西昌、映秀至汶川等高速公路的设计中得到了应用,对我国高烈度地震区中小跨径公路桥梁抗震设计的进步具有重要的推动作用,社会经济效益显著。

【完成人】：庄卫林，刘振宇，蒋劲松，李建中，王克海，唐光武，赵灿晖，冮大兴，郭晓东，杨昌凤，冯学刚，李茜，苗宇，胡建新，兰海燕，杨兴旺，殷强，曹发辉，韦韩，羊勇，管仲国，郑万山，张显明，张又进，刘怀林

山区中小跨径高墩梁桥抗震设计优化技术研究

1、课题来源与背景 我国高等级公路建设已经进入了地形复杂的山区,很多又是高烈度地震区,给桥梁工程带来了新的挑战。国内外研究集中在高墩、大跨桥梁,针对量大面广的中小跨径高墩非规则梁桥的抗震研究相对较少。在非规则高墩桥梁的抗震设计工作中,仍普遍借用、套用中、低墩规则桥梁的设计方法,可能会给结构带来极大的安全隐患。因此,开展中小跨径高墩非规则梁桥的相关研究,有助于完善特殊桥梁的抗震设计理论,促进特殊桥梁设计水平的提高,对山区高墩桥梁的设计工作具有直接、现实的指导意义。“山区中小跨径高墩梁桥抗震设计优化技术研究”由河南中原公路勘察设计有限公司利用自有资金立项,长安大学为协作研究单位。通过对多项设计关键技术开展研究攻关,并将其应用于工程实践。

2、技术原理及性能指标 本项目针对山区中小跨径以及高墩梁桥的抗震设计技术优化进行了研究,属于应用基础研究。本研究从抗震设计及分析理论出发;首先进行桥墩、支座组合选型研究,探索不等墩高桥梁地震反应特点的一般规律;其次揭示高墩破坏过程、破坏机理及性能指标;然后总结延性设计及能力保护设计的要求、减隔振装置及分析模拟方法、抗震构造措施设计;最后总结出结构抗震概念设计要点,得到一套系统的设计理念和方法,可供设计人员直接参考。

3、技术的创造性与先进性““与国内外同类技术比较,本项目成果：(1)以下3个成果是国际首次系统提出或研究： ①支座与桥墩的联合选型;②调整支座或桥墩刚度来达到刚度平衡的敏感性及适用范围;③支座、限位装置、连梁装置的作用顺序研究。(2)以下2个成果是国内首次系统总结： ①抗震概念设计;②圆型墩直径、配筋率、系梁的全套设计参数研究。(3)以下3个成果对工程设计具有很强的直接参考作用： ①抗震分析与设计方法, ②不等墩高桥梁的地震反应特点, ③高墩桥梁的抗震性能指标和破坏机理。

4、技术的成熟程度,适用范围和安全性 本项目研究工作基于良好的研究基础和正确研究方法,采用可靠的研究手段,研究成果得到了实践检验,具有较好的成熟度。本研究成果可直接适用于桥梁抗震设计,尤其适用于量多面广的中小跨径非规则连续梁桥的抗震设计,可提高桥梁抗震设计及安全水平,可简化设计流程,降低设计成本。

5、应用情况及存在问题 研究成果已在“鹤壁市连接线北延Ⅱ期工程K23+904大桥”等桥梁设计中得到应用,正在设计的多座桥梁中也采用了本项目研究成果。研究成果具有良好的推广应用前景,可产生巨大的经济效益和社会效益。

6、历年获奖情况

【完成人】：张兴超，梁鹏，胡宗相，魏方震，罗生举，肖光昕，赵敬文，郭桂林，王秀兰，吉世鹏，段瑞芳，胡予磊，黄强，庞战勇，武威，吴晓静，张小戎，任丙彦，曹锋军，刘冰

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