¿Diseño conceptual sísmico del puente?

El diseño del concepto sísmico del puente es muy importante. Es importante entender que la intención original del diseño es garantizar mejor la seguridad de uso. El manejo de cada detalle es crítico y debe combinarse. con la realidad. Zhongda Consulting le explicará el diseño del concepto sísmico del puente.

Los puentes son una parte importante de los proyectos de salvamento del tráfico. La destrucción de puentes en zonas sísmicas no sólo obstaculiza directamente las operaciones oportunas de socorro en casos de desastre, sino que agrava los desastres secundarios y provoca enormes pérdidas de vidas, propiedades y pérdidas económicas indirectas. pero también causa un gran daño a las personas después del desastre. La recuperación y la reconstrucción traen dificultades. En los grandes terremotos nacionales y extranjeros de los últimos 30 años, los daños a los puentes han sido muy graves. Los daños causados ​​por los terremotos a los puentes y los desastres secundarios que causaron han dado una profunda inspiración al diseño sísmico de los puentes. En terremotos pasados, los pilares y columnas de viaductos urbanos o puentes de vigas de carreteras sufrieron daños causados ​​por terremotos, como pandeo, agrietamiento, desconchado del concreto, aplastamiento, corte y rotura de barras de acero expuestas. La prevención de terremotos en puentes ha atraído cada vez más atención por parte de ingenieros de todo el mundo. sobre el mundo.

1. Introducción a los daños típicos de un terremoto en puentes

Los grandes terremotos de la historia han provocado enormes pérdidas de vidas y propiedades a las personas, lo que ha llevado a las personas a estudiar y comprender este desastre natural especial. explorar contramedidas y métodos para mitigar los daños causados ​​por los terremotos. En la década de 1960, la investigación mundial sobre ingeniería sísmica y la teoría sísmica estructural habían logrado grandes avances. La mayoría de los países habían formulado los correspondientes principios de fortificación sísmica y especificaciones de diseño sísmico basados ​​en sus condiciones nacionales. Sin embargo, el terremoto de San Fernando de 1971 (M6,6); el terremoto de Loma Prieta de 1989 en Estados Unidos (M7,0); el terremoto de Northridge de 1994 (M6,7) y el terremoto de Hanshin de 1995 en Japón (M7,2) sí lo son. Todos terremotos de intensidad moderada, pero los daños al puente son muy graves. Esto obliga a ingenieros de varios países a analizar los daños causados ​​por los terremotos en los puentes y proponer nuevas perspectivas sobre los estándares de fortificación sísmica y los principios de diseño sísmico de las estructuras. La siguiente es una breve introducción a varios daños típicos de un terremoto en puentes. Daños por corte en los pilares de la línea inferior sur del puente Wuxi durante el terremoto de Taiwán de 1999 (ver Figura 1). En el terremoto de Kobe de 1995 en Japón, el viaducto Hanshin High Line en la ciudad de Kobe se derrumbó. Un total de 18 pilares del puente de una sola columna se cortaron y la viga de unos 500 m de largo cayó lateralmente (ver Figura 2). Durante el terremoto de Hanshin, el puente de acceso al este del primer tramo del arco principal del puente Nishinomiya Minato resultó dañado debido a una capacidad de carga de corte insuficiente de los cojinetes, lo que provocó daños en la viga por caída (ver Figura 3). El viaducto Cypress en la autopista 880 fue reparado durante el terremoto de Loma Prieta de 1989 en Estados Unidos. Durante el terremoto, un piso superior del puente de 800 m de largo se derrumbó sobre el piso inferior debido a fracturas del pilar, y el marco superior quedó completamente destruido (ver Figura 4).

2. Análisis de daños sísmicos en puentes

Debido al efecto de aislamiento de pilas, estribos, soportes, etc., existen pocos ejemplos de superestructuras de puentes dañadas directamente por fuerzas de inercia en terremotos. El daño a la estructura superior debido a daños a la estructura inferior es la principal forma de daño a la estructura del puente. Las formas comunes de daño a la estructura inferior incluyen las siguientes:

(1) El desplazamiento de la estructura inferior. El pilote hace que la viga descanse debido a que la longitud reservada es demasiado pequeña, provocando que el desplazamiento longitudinal del tramo del puente supere la longitud del apoyo, provocando la caída de la viga;

(2) El el soporte se daña debido a una capacidad de carga insuficiente bajo la acción del terremoto, lo que provoca la caída de la viga;

(3) Diseño de refuerzo inadecuado y capacidad de carga insuficiente, lo que provoca daños en las juntas;

(4) La falla de las columnas de los pilares causa daños a las vigas que caen.

3. Algunas ideas sobre el concepto sísmico de diseño de puentes

El diseño sísmico de estructuras de edificación tiene los siguientes principios:

Columnas fuertes y vigas débiles: las se requiere el mismo extremo de la columna nodal La suma de la capacidad de carga a flexión de la sección es mayor que la suma de la capacidad de carga a flexión de los extremos de la viga, corte fuerte y flexión débil: la capacidad de carga a corte de la sección de control es mayor que la flexión; capacidad portante; nodos fuertes y miembros débiles: los nodos viga-columna son la clave para garantizar la integridad de la estructura, es necesario asegurar que los nodos tengan suficiente resistencia y rigidez también. Se aplican a estructuras de puentes.

Como se mencionó anteriormente, la estructura inferior de los puentes a menudo resulta dañada durante los terremotos, por lo que los pilares son más importantes que los puentes en el diseño sísmico. Y el pilar del puente es el componente de carga más importante de la estructura del puente. El daño del pilar del puente provocará el colapso de toda la estructura del puente. Bajo la acción de los terremotos, es un miembro de compresión, flexión y corte, y su capacidad de deformación no es tan buena como la de las vigas que tienen principalmente efectos de flexión. Por lo tanto, para que la estructura del puente tenga una mejor resistencia a los terremotos, es. necesario para garantizar que las pilas del puente tengan suficiente capacidad portante y ductilidad. Es decir, el diseño sísmico del puente desde la perspectiva de la estructura general del puente debería requerir "pilares fuertes y vigas débiles".

Hoy en día, la investigación popular sobre los terremotos aún debe ser en profundidad. Mejorar la capacidad de deformación de la estructura, aumentar la ductilidad de la estructura y mejorar la capacidad de disipación de energía de la estructura son de gran importancia. mejorar el comportamiento sísmico de la estructura. La falla por flexión de la estructura es daño plástico. Cuando ocurre una falla por flexión, las barras de acero ceden para formar bisagras plásticas, que tienen la capacidad de deformarse plásticamente. Los componentes muestran buena ductilidad y la deformación plástica de la estructura reduce la rigidez. la acción sísmica que comparte también es correspondiente. Cuando la estructura sufre una falla por flexión, puede absorber y disipar energía de manera efectiva mediante deformación.

Cuando la estructura se corta hasta fallar, la forma de falla es frágil o tiene muy poca ductilidad, lo que no puede cumplir con los requisitos del diseño dúctil del puente. La pila del puente debe tener suficiente ductilidad bajo la acción sísmica, y la capacidad de carga de corte en su sección de control debe ser mayor que la capacidad de carga de flexión, de modo que no se produzca falla por corte antes de la falla por flexión. Es decir, el diseño sísmico de puentes desde la perspectiva de los componentes individuales que soportan esfuerzos debería requerir "un corte fuerte y una flexión débil" de los componentes que soportan esfuerzos.

En desastres sísmicos de puentes pasados, no era raro que la estructura del puente colapsara y quedara destruida debido a daños en los cojinetes. Siempre se ha considerado un eslabón débil en el rendimiento sísmico general del puente. Los nodos de las columnas de los puentes de los viaductos urbanos, los nodos de los pilares y vigas de los puentes, y los nodos de los pilares y los cimientos de los puentes también suelen sufrir daños. Los nodos son componentes importantes que aseguran el trabajo general de la estructura. Bajo la acción sísmica, los nodos están sujetos a los efectos simultáneos de fuerzas cortantes horizontales y verticales y momentos de flexión. Las tensiones son complejas y, una vez dañadas, son difíciles de reparar. Debido a la compleja tensión sobre los nodos, el código estadounidense AASHro actual, el código Eurocódigo europeo y el código de diseño sísmico de carreteras de mi país no tienen disposiciones especiales sobre el diseño y la estructura de los nodos. En el diseño sísmico de puentes, además de garantizar que las pilas y los puentes tengan suficiente capacidad portante y ductilidad, también es necesario garantizar que los nodos del puente tengan suficiente capacidad portante para evitar fallas prematuras de los nodos. Es decir, "nodo fuerte, componente débil".

4. Conclusión

(1) Hoy en día, la investigación popular sobre los efectos de los terremotos aún necesita ser más profunda. No es aconsejable realizar un diseño sísmico basado únicamente en la teoría. Los ingenieros de puentes deben aprender de los daños causados ​​por los terremotos. Aprender lecciones y realizar un diseño conceptual basado en la experiencia es particularmente importante en el diseño sísmico de puentes.

(2) Hay varios daños por terremotos en los puentes, incluidos cimientos de pilotes rotos, hundimiento desigual del terreno, licuefacción de arena y suelo, etc. Este artículo solo presenta brevemente los daños por terremotos en los pilares, soportes y nodos.

(3) Independientemente de la estructura del puente o de la estructura del edificio, las propiedades de fuerza de los componentes que soportan la fuerza son una o una combinación de tensión, compresión, flexión, corte y torsión. De manera similar, algunas experiencias exitosas en la construcción de estructuras también se pueden utilizar en estructuras de puentes.

El diseño del concepto sísmico del puente es muy importante. Es importante entender que la intención original del diseño es garantizar mejor la seguridad de uso. El manejo de cada detalle es crítico y debe combinarse. con la realidad.

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