大型桥梁如何抗震？

如何使跨度在1 km左右的大型桥梁抗震？

我不是地震专家，但至少有两种抖动：横向和纵向。特别是垂直震动真的让我担心。我不知道如何在建筑物或桥塔之类的高大结构中建立任何形式的减震装置。

（我本来是想问悬索桥的，但是后来我读到，悬索桥不适合重型火车。这个问题的背景在于我探索白令桥（从阿拉斯加到西伯利亚，穿越白令海峡的想法） ），这将主要是火车桥。它将需要处理货运火车，这是最重的火车，有时每辆车超过100吨。）

因此，我只想问关于大型桥梁的问题。

我认为阿拉斯加最大的地震是1964年的里氏9.4级，袭击了费尔班克斯。（我不知道如何转换为矩量级）。是否可以建造不会因此坍塌的大型桥梁？理想情况下，我们希望桥梁即使在满载情况下也不会在地震中倒塌。

附言：我知道建造这样的桥梁并不划算。一方面，远东的西伯利亚没有铁路网（或总体上讲很多文明）。我提出了一个隧道项目，我认为他们说这比桥梁便宜，我无法理解，因为在坚硬的岩石中挖掘似乎比在50米深的水中打桩要困难得多。隧道项目已暂停IIRC，这不足为奇。

无论如何，我只是在探索这种桥在技术上是否可行并且可以抗震。如果您需要更接近现实的东西，我想我们可以看看旧金山的金门大桥。我在这里看到他们正在努力使其在8.3级地震中安全无事，但没有涉及细节。请记住，金门大桥不处理货运列车。

无论如何，在装有货运列车的大型桥梁中，是否可以防震或认真抵抗地震？这座桥不一定必须保持完好无损。我只是不想让它突然掉进大海。

这可能吗？

您永远无法做出抗震的东西，但是可以做很多事情来抵抗地震。

在地震带上建有大跨度的桥梁。例如，日本的明石海峡大桥是目前世界上最长的跨度大桥，并且处在严重的地震带中。它旨在承受8.5级地震。实际上，它在施工过程中遭受了7.2级地震。galtor在另一个答案中提到了旧金山湾大桥，该桥已经过改装，以提高其抗震性。因此，设计抵抗强烈地震的桥梁当然是可行的，并且已经完成。

如何提高桥梁的抗震能力？

调谐质量阻尼器用于高层建筑和桥梁中，以抵消由于地震以及风和其他横向载荷引起的运动。明石海峡大桥在悬索塔中使用了TMD。

基础隔离是用于抵抗地震运动的最常见技术之一。这些是通过使用某种形式的滑动轴承将基础的水平运动与结构其余部分基本分开的装置。如果设计得当，可以大大减少地震的破坏。

地震阻尼器也很常见。这些装置的作用范围类似于从汽车上的减震器消除在崎rough不平的道路上行驶的汽车的振动能时，从结构中去除地震能。

这些技术已广为人知，并经常用于桥梁和建筑物中。还有更多的实验技术，例如：摇摆隔离或主动阻尼系统（计算机控制的阻尼器）。

如果需要，这些设备也可以组合使用，以进一步增强地震响应。

在标准的地震设计实践中，结构被设计为可以承受一定程度的损坏。这种损坏尽可能地集中在更容易更换的元件（梁和支架）上，并且如果损坏，不会导致不成比例的倒塌。

设计大型桥梁以抵抗地震荷载在技术上当然是可行的。尤其是在没有财务限制的情况下。

您可能会发现以下有用的读物​​：抗震建筑物的工作原理。建筑物上使用的技术也可以应用于桥梁。

实际上，很长的桥梁（和超高层建筑）与较小的弟兄相比，受地震影响较小。这是由于它们通常更加灵活，因此具有较低的基本周期，这使得它们在其基本模式下不易共振。基本模式是包括大部分结构质量的摇摆模式。极端简化是主结构摇摆得如此缓慢，以至于几乎看不到地震的快速运动。有点像一艘大船在小浪中。

通常，基频在1Hz到10Hz之间的“中型”结构通常受到的影响更大，因为存在更大的基频谐振风险，从而导致非常大的负载效应。对于非常大而细长的结构，与地震工程相比，风能工程通常面临更大的挑战。

但是，桥墩和桥台及其与主桥甲板的连接至关重要，因为它们通常比整个桥都要坚硬得多。考虑到所投入的资金和大型结构故障可能带来的可怕后果，当然将花费大量精力进行和检查（和三重检查）结构各部分的地震工程。我只是指出，问题不仅与规模成正比，较大的结构不一定比较小的结构更难“抗震”。

去年，我将集中在这些情况中最著名的桥梁之一：旧金山湾大桥。

该桥不是为火车计划的，因此他们使用了大型液压千斤顶进行了测试（请参阅此处）。该桥的设计不会在地震中倒塌，而只是遭受轻微的损坏，可以轻松修复。

发生地震时，发现的关键点之一是桥梁的塔必须抵抗而不是倒下。这是当前桥梁的关键点，因为它具有独立且昂贵的地下室，并且主塔分为四部分，不会完全坍塌（请参阅此处）。这座桥可能坚固且坚不可摧，但从美学角度来看，它将因增加混凝土和其他材料而变得更加难看并且可能更加昂贵。

与更传统的悬索桥不同，在悬索桥中，平行电缆悬挂在塔架上，两端固定在岩石或混凝土中，旧金山奥克兰湾大桥只有一个塔架和一条锚索固定在道路甲板上，从东端到西端，然后再返回。

捍卫罗马桥梁等等毫无意义。罗马人只是凭经验对设计进行测试，直到他们意识到某个特定的模型无法抵抗，但当时的桥梁工程并不算太大。