1、分析桥梁抗震设计 加强公路稳固性能摘要：公路桥梁是生命系统工程中的重要组成部分，公路桥梁抵抗震害的能力是桥梁设计中重点关注的问题之一。本文在全面分析了桥梁震害表现形式、特点及其原因的基础上，提出了公路桥梁抗震的设计原则及具体设计方法，以期不断提高公路桥梁的抗震性能，有效避免地震带来的经济损失和人员伤亡。 关键词：公路桥梁；抗震设计；设计原则 Abstract: Highway Bridge is the life system engineering is the important part of highway bridge damage, resistance is the abilit
2、y of bridge design focus on one of the issues. Based on the comprehensive analysis of earthquake damage of bridge forms, characteristics and causes, put forward highway bridge seismic design principles and detailed design method, in order to constantly improve the highway bridge seismic performance,
3、 effectively avoid the earthquake brought economic losses and casualties. Key words: highway bridge; seismic design; design principle 中图分类号：TU2 1. 桥梁震害的表现形式及其产生原因 桥梁震害可按其表现形式的不同分为上部结构震害、支座震害、以及下部与基础结构震害等类型。 1.1 上部结构震害又分为结构震害、位移震害与碰撞震害等。以最为常见的位移震害为例，其主要表现为上部结构的横向、纵向位移或扭转。对梁式结构桥梁而言地震位移造成桥梁上部活动节点因盖梁宽度设
4、置不足而发生梁体相撞或落梁，而拱式桥梁则会表现为拱腹及拱上建筑的破坏，拱圈在拱顶、拱脚产生裂缝或隆起。桥梁上部的碰撞震害主要多表现为桥面伸缩缝位置混凝土裂缝及压碎变形，混凝土伸缩缝位置护栏混凝土撞损，T 梁横隔板开裂及少数梁端、部分桥台损伤等。 1.2 支座震害产生的原因多是由于未充分考虑支座的抗震要求，在支座的形式、材料的选择，以及构造连接与支挡等方面存在设计缺陷，使支座过度变形，造成支座锚固螺栓剪断、脱出，甚至支座的整体损坏，并将受力的改变传递至其他部位，造成其他结构的连锁破坏。 1.3 地震发生时，若下部结构存在连接不当，桥台填土位移控制不严、软土地基处理未达标准等问题，常会导致桥梁下部
5、无法抵御自身惯性力及由支座传导而来的主梁地震力，造成桥梁下部结构开裂、变形甚至倾覆。其中桥台震害主要是由于地基液化，导致其向河心倾斜和滑移，以及台背动土压力导致的台身断裂以及倾倒。桥墩震害则多表现为墩身的开裂、切断以及下沉。 2 公路桥梁抗震的设计原则 2.1 公路桥梁的选址。应做好地质分析，准确判断建桥位置的地震危险性，并参考分析结果选择比较安全的工程地点。应尽可能选择坚硬场地，避免地震带来的地基液化失效等问题。 2.2 桥梁的整体性和规则性。桥梁上部结构应尽可能连续，以防止结构构件及非结构构件在地震时被震散掉落，使结构充分发挥其空间作用。无论是在平面还是在立面上，结构的布置都应使其几何尺寸
6、、质量和刚度均匀、规整，避免突然变化。 2.3 结构与构件的强度和延性。地震对桥梁的破坏源于其引起的桥梁结构振动，因此抗震设计要力图减小由地基传入结构的振动能量，并使结构具有适当的强度和刚度。而由于地震动可造成结构和构件周期反复变形，使其刚度与强度逐渐退化，因此提高结构延性也是影响桥梁抗震设计质量的关键之一。 2.4 其他原则。应强调设计中强度安全度的差异，在不同的构件与破坏模式之间确立不同的强度安全度。通过强度安全度差异，确保结构在大地震下以延性形式反应，不发生脆性的破坏模式。应尽量使桥梁成为具有多道抵抗地震侧向力的体系，使其在面临强震时，一道防线破坏后尚有第二道防线来支撑结构，提高桥梁的实
7、际抗震能力。 3.桥梁减震设计要点 对于地震区的桥型选择，宜按下列几个原则进行：尽量减轻结构的自重和降低其重心，以减小结构物的地震作用和内力，提高稳定性，力求使结构物的质量中心与刚度中心重合，以减小在地震中因扭转引起的附加地震力，应协调结构物的长度和高度，以减少各部分不同性质的振动所造成的危害作用，适当降低结构刚度，使用延性材料提高其变形能力，从而减少地震作用，加强地基的调整和处理，以减小地基变形和防止地基失效。 3.1 结构的刚度对称有利于抗震,不等跨的桥梁容易发生震害。特别是一座桥内墩身高度相差过大,在较矮的桥墩上会产生很大的地震水平力,跨径不同。在大跨径的桥孔的桥墩上也产生大的地震力。设
8、计上尽量避免在高烈度区采用这种桥型,如无法避免。宜在不利墩上设置消能措施降低墩顶集成刚度,例如设抗震支座等。 3.2 对桥梁抗震性加以分析研究,某类结构不能在地震区应提出更能内修建,在分析研究原有结构抗震性能的基础上,适应地震作用的结构型。其次,对结构抗震设计不是被动地作为地震作用时结构强度、变位的验算,而是要从设计角度,提高结构的防震能力,要系统考虑结构的行为能力设计。3.3 结合我国国情,研究结构控制的有效型式,加强抗震措施，必须采用“以柔克刚”的设想来考虑地震区结构抗震设防的“以刚克刚”的旧传统设防观点，对地裂、地出发点,改变单纯的边坡倒塌、沙土液化时桥梁结构如何抗震设防也应该做出深入的
9、研究。 3.4 针对目前大量高架桥倒塌毁坏的教训,必须开展对抗震支座、各种型式桥墩的延性研究,要利用约束混凝土的概念预应力混凝土,而且可以提高它的延性。不但对钢筋混凝土、混凝土结构、混合结构的延性都需展开研究。 4.公路桥梁抗震设防措施 合理的结构形式和成功的抗震设计,即合理的概念设计可以大大地减轻甚至避免震害的发生。一个是概念设计、一个是构造细节设计。需要注意的是,这两个东西其实和具体的抗震计算关系不大,计算只是辅助手段,只是验证概念和细节的合理性。所以设计师需要的是对桥梁抗震设计基本概念和原理的深刻理解。从结构上来说,要清楚哪些结构有利于抗震,哪些结构抗震不利,其中包括桥型、上部结构、下部
10、结构、墩台、基础的处理等等。构造细节措施则包括一些基本的抗震措施,比如支座的选择、挡块的设置等等,还包括构件细节的构造措施、比如墩的箍筋配置、节点配筋构造。国内外桥梁抗震研究人员一直都在研究桥梁的合理构造措施,合理的构造措施可以提高整体的延性及滞回耗能能力。在确定路线的总走向和主要控制点时,应尽量避开基本烈度较高的地区和震害危险性较大的地段;在路线设计中,要合理利用地形,正确掌握标准,尽量采用浅挖低填的设计方案以减少对自然平衡条件的破坏。对于地震区的桥型选择,宜按下列几个原则进行:尽量减轻结构的自重和降低其重心,以减小结构物的地震作用和内力,提高稳定性；力求使结构物的质量中心与刚度中心重合,以
11、减小在地震中因扭转引起的附加地震力；应协调结构物的长度和高度,以减少各部分不同性质的振动所造成的危害作用；适当降低结构刚度,使用延性材料提高其变形能力,从而减少地震作用;加强地基的调整和处理,以减小地基变形和防止地基失效。 5.结束语 虽然目前地震还不可有效的预测,但是只要我们通过研究认识到地震对结构的破坏规律,我们就能通过一定的抗震设防原则制定相关的抗震设防措施并控制好施工质量,这样就能尽量减低震害的影响。因此，设计师应在全面掌握桥梁震害表现形式、特点及其原因的基础上，合理选择桥梁的建设地点与桥式结构方案，并不断总结经验，完善桥梁抗震设计理论和技术，尽可能地保障公路桥梁的使用安全，提高其稳定性与耐久性。参考文献 1赵国辉,刘健新.汶川地震桥梁震定分析及抗震设计启示J.震灾防御技术,2008,3（4）：363-369. 2王东升,郭恩栋,柳春光,翟桐.钢筋混凝土圆形截面柱式桥墩抗震性能评价J.世界地震工程,2001,1. 3 聂宁. 地震在桥梁中的危害及抗震设计的基本原则与减隔震系统J. 交通世界(建养?机械), 2008, (10). 4 郁中伟, 马良, 郑明玉. 现行桥梁抗震理论与设计方法J. 山西建筑, 2008, (01).
