橋梁多災害設計下典型橋梁實證研究范文

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摘要：

這些年來，隨著中國社會主義市場經濟的飛速發展，橋梁作為交通的基礎設施，其建設規模在持續的加大，速度在持續的提高。受地理環境的影響，我國橋梁建筑經常會受到各種極端災害的影響，不僅會影響到橋梁的正常使用和人民群眾的日常出行，還會給人民群眾的生命安全帶來威脅。目前，在橋梁設計中主要針對的災害就是地震和卡車荷載。本文將針對一個典型橋梁實力進行分析，明確橋梁多災害設計的重要作用。

關鍵詞：

橋梁多災害設計；地震；卡車荷載；實證分析

近幾年來，隨著科學技術的不斷完善，多災害設計理念在一些比較復雜環境中的應用已經比較廣泛，像是海洋平臺。但是，畢竟我國的多災害設計水平還不是非常完備，所以在橋梁多災害設計中還有很多的不足之處。多災害主要分為人為災害和自然災害，像是地震、洪水、卡車荷載等。不管是哪一種類型的災害，都會給橋梁結構造成嚴重的影響，不利于橋梁建筑的穩定發展。

1多災害理論在橋梁設計中的發展情況

1.1多災害理論在橋梁設計中的提出

隨著經濟建設的飛速發展，工業化進程對生態環境的影響越來越嚴重，全世界都在面臨著嚴重的資源危機和環境危機，極端天氣發生的頻率和強度都在不斷提升，甚至有些地區已經開始出現了新的極端災害，對城市建設與發展造成了嚴重的影響。橋梁建筑是城市發展中的重要組成部分，由于長期暴露在各種各樣的極端災害下，其安全隱患也逐漸增加。早期的橋梁設計中還并沒有認識到極端災害的嚴重性，在橋梁設計中也沒有融入多災害理論。隨著新災害的逐漸產生，多災害理論在橋梁設計中的作用越來越重要。

1.2多災害理論在橋梁設計中存在的問題

目前，我國多災害理論在橋梁設計中的應用主要存在兩個方面的問題，一方面是技術層面的問題，另一方面是非技術層面的問題。從技術層面的角度來看，很多極端災害的發生和造成的影響都是隨機的，研究人員應該具備能夠將這種隨機過程轉化成隨機變量的函數的能力。而且，在設計過程中，如果面對極端作用組合的情況，不應該將大部分的注意力都放在一個極端作用上面而忽視了其他方面所帶來的影響，應該建立一個比較合理的荷載組合。從非技術層面的角度來看，近幾年來，很多專家學者已經開始針對單個極端作用下橋梁的特性進行研究，經過不斷的實踐與成功經驗的總結，已經形成了比較完整的理論依據。而現在設計人員需要考慮的就是如何將這種比較完整的多災害設計理念融入到橋梁結構設計當中，確保多災害設計理念的效果能夠最大限度的發揮出來[1]。

2基于橋梁多災害設計的典型橋梁荷載系數

2.1LRFD模型

從概率的角度對極限狀態設計法進行分析，主要可以分成半概率極限狀態設計法和概率極限狀態設計法，其中LRFD理念就屬于概率極限狀態設計法當中。在使用半概率極限狀態設計法進行橋梁多災害設計的時候，沒有考慮到荷載效應、抗力分布、橋梁結構的失效概率，所以對于結果的分析也不是非常可靠。而使用概率極限狀態設計法進行橋梁多災害設計就更加的合理與可靠，根據荷載效應的分布和抗力的分布確定橋梁結構失效的概率，從而得到更加可靠的指標，通過荷載系數、抗力系數、結構重要性系數的形式表達出來[2]。LRFD模型的構建公式為：ФRn≥ΣηiγiQi

2.2多災系數模型

多災系數模型的構建與荷載系數、抗力系數、可靠性指標有著直接的關系，將三者通過各種關系構建成函數的形態，便于進行實證分析。在多災系數模型中，荷載系數越高，荷載系數與抗力之間的關系就越復雜，朝著多維對應關系的趨勢發展。為了更加準確的對荷載系數進行分析，我們會將抗力的變異性能看成已知的量，認為抗性服從對數正態分布，將變異系數確定在一定的范圍之內，根據LRFD規范確定抗力系數的值[3]。

3基于橋梁多災害設計的典型橋梁實證分析

橋梁結構的抗力會受到多種因素的影響，像是橋墩柱截面尺寸、材料屬性等因素都有可能成為橋梁結構的安全隱患。在橋梁進行橋梁設計的時候，如果驗證過程中各個因素均發生了變化，就無法明確是否是因為新的荷載系數對抗力進行優化，影響了多災害設計分析結果的準確性。所以，在驗算過程中，應該選擇部分因素進行固定，選擇一個因素進行變化，這樣就能更好的確定是什么因素對橋梁結構抗力造成了影響。本文選擇的案例中是對“橋梁截面尺寸和材料屬性等因素進行固定”，而“截面的配筋”會發生變化。截面的配筋本身對橋梁結構質量的影響就不是非常明顯，即使發生了變化對橋梁結構抗力的影響也非常小，這樣我們所獲得的數據也會比較真實、合理。橋梁上部結構端部與承臺之間采用約束的形式進行模擬，之所以選擇這種模擬形式是充分考慮到了承臺的動力特性。在橋梁模擬過程中，主要對橋梁橫向平動和豎向平動進行約束，其他方面并沒有進行約束。橋梁墩柱子在設計過程中主要采用鋼筋混凝土的結構，使用T行鋼梁作為橋梁墩柱子的上部結構梁，橋面結構與橋梁墩柱子的整體結構相同，都是鋼筋混凝土結構[4]。

4結語

綜上分析可知，近幾年來，多災害設計理念在各個領域中的應用非常廣泛，其中也包括橋梁設計領域。目前，我國基于多災害設計理念的橋梁結構設計還處于初級階段，還有很多值得完善的地方。本文選擇基于橋梁多災害設計的典型橋梁進行實證分析，通過有限元軟件構建模型，進行計算，對橋梁的荷載系數適宜性進行驗證，確保橋梁結構的安全性。

參考文獻：

[1]孫得璋,王旭,孫柏濤,陳斌,樊友川.基于橋梁多災害設計的典型橋梁實證分析[J].世界地震工程,2014,04:141-146.

[2]孫得璋.地震和重卡車荷載作用下橋梁多災害設計理論研究[D].中國地震局工程力學研究所,2012.

[3]王正方.橋隧工程安全監測的光纖光柵傳感理論及關鍵技術研究[D].山東大學,2014.

[4]鄒勤.近海隔震橋梁基于性態的抗震設防標準易損性分析及應用[D].廣州大學,2014.

作者:楊文娟 單位:江西同濟設計集團股份有限公司