21世纪斜张桥的抗震问题
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john
2012-07-31 10:41
21世纪斜张桥的抗震问题
周念先 胡世德
摘 要：斜张桥的抗震设计，是世界各国桥梁工程师都非常关心的重大技术难点问题。本文较详细地介绍了世界各国的桥梁抗震规范、桥梁抗震设计思想和桥梁抗震设计方法。
关键词：斜张桥 抗震 设计
现代斜张桥的抗震问题早在70年代就已受到关注，美国1978年建成的帕斯卡-开讷维克(Pasco-Kenewick)预应力混凝土斜张桥位于强震区，它是典型的三跨斜张桥。主梁在塔柱位置，无竖向支承，仅有侧向约束，锚固墩上，一端为固定支座，另一端设置伸缩缝。当遭遇超过抗震设计要求的纵向地面加速度的强烈地震时，设在固定支座上的钢杆就被剪断，此时主梁仅由拉索悬挂于塔上，在地震荷载作用下，主梁呈纵向悬浮状，在悬浮过程中消耗了能量，加大了振动周期，减小了结构的反应，这就是现在应用十分广泛的“悬浮体系”。它的减震作用是明显的，但结构的纵向位移也是相当可观的。这种设计构思很快被世界各国桥梁工程师接受，在我国地震地区大部分斜张桥都设计为悬浮体系。
由于现代斜张桥的历史还不长，遇到强震的情况很少，因此对斜张桥的震害报道，除了在1995年阪神地震中一座主跨485m钢斜张桥，边墩上的钢摇轴栓钉脱落外，尚未见到其他报导和调查资料，这座斜张桥它的主桥结构在地震后还是完好无损。其原因可归结为二方面，一方面斜张桥是一种长周期的柔性结构，地震荷载作用下内力反应一般不起控制作用而由位移控制；另一方面是随着大跨度桥梁的发展，人们对结构的抗震越来越重视，对大型结构的抗震性能要求作专题研究，以确保结构的安全性。而且近年来经历了多次强震后，如1906年美国旧金山大地震(M8.3)、1923年关东大地震(M8.2)等等，从这些大地震中的结构震害，使人们对以前的抗震设计方法进行了反思，对以前的抗震设计规范进行修改。有人说地震设计的历史也就是地震的灾难史，确实如此。本文将简要介绍各国桥梁抗震规范中的设计思想以及主要的设计方法。