1、桥梁工程抗震设计的概述摘要 抗震设计就是抗震设计以及工程经验来获得基本设计原则和设计思想，从而能正确的解决结构总体方案，材料的使用，最终达到合理抗震的目的。文章主要从桥梁抗震设计原则等设计方法进行归纳和概述 关键词 桥梁工程抗震设计原则方法概述 中图分类号： K928 文献标识码： A 桥梁工程是交通网络中的重中之重，桥梁工程抗震研究的重要性不言而喻。抗震概念设计是指根据地震灾害和工程经验等获得的基本设计原则和设计思想，正确地解决结构总体方案、材料使用和细部构造，以达到合理抗震设计的目的。合理的抗震设计，要求设计出来的结构在强度、刚度和延性等指标上有最佳的组合，使结构能够经济地实现抗震设防的目
2、标。本文主要探讨了桥梁工程抗震设计相关问题，为今后桥梁设计起到借鉴作用。 一、对桥梁震害的概述 近几十年来，在全球发生了多次大地震，这就说明桥梁工程作为抗震防灾、危机管理系统的重要组成部分，在地震中必将受到严重的破坏。一旦桥梁在地震中受到破坏，就会使地震产生的次生灾害进一步加重，也给灾后重建工作带来极大的困难。桥梁是重要的社会基础设施，提高桥梁的抗震性能是减轻地震损失、加强区域安全的基本措施之一。 一、桥梁结构地震破坏的主要形式 根据桥梁过去的地震破坏情况，除了如液化、断层等凼地基失效引起的破坏以外，混凝上桥梁最常见的破坏形式有以下四种： （一）弯曲破坏 结构在水平地震荷载作用下由于过大的变形
3、导致混凝土保护层脱落、钢筋压屈和内混凝土压碎、崩裂，结构失去承载能力。整个过程可以甩以下四个阶段来描述：当弯矩达到开裂强度时，截面出现水平弯曲裂缝：随着裂缝的发展和荷载强度的提高，受拉侧的纵筋达到屈服强度；随着变形量的增大，混凝土保护层脱落、塑性范围扩大；钢筋压屈(或拉断)和内部混凝土压碎、崩裂。 （二）剪切破坏(弯剪破坏) 在水平地震倚戟作用下，当结构受到的剪切力超过截而剪切强度时发生剪切破坏，整个破坏过程可以用以下四个阶段来描述：截面弯矩达到开裂强度时，截面乜现水平弯曲裂缝：随着裂缝的发展和荷载强度的提高，柱内出现斜方向的剪切裂缝；局部剪切裂缝增大，箍筋屈服导致剪切裂缝进一步增长；发生脆性
4、的剪切破坏。 （三）落梁破坏 当梁体的水平位移超过梁端支撑长度时发生落梁破坏。落梁破坏是由于梁与桥墩(台)的相对位移过大，支座丧失约束能力后引起的一种破坏形式。发生在桥墩之间地震相对位移过大、梁的支撑长度不够、支座破坏、梁问地震碰撞等情况。 （四）支座损伤 上部结构的地震惯性力通过支座传到下部结构，当传递荷载超过支座设计强度时支座发生损伤、破坏。支座损伤也是引起落梁破坏的主要原因。对于下部结构而言，支座损伤可以避免上部结构的地震荷载传到桥墩，避免桥梁发生破坏。 三、桥梁工程抗震的设计原则 抗震设计在遵循的一些基本原则的基础上，还要结合着历次的桥梁震害教训和当前公认的理论认识。 (一)体系的整体
5、性和规则性 桥梁的整体设计性要好，上部结构应尽可能是连续的。较好的整体性是结构发挥空间作用的基本条件，同时也能防止结构构件及非结构构件在地震时被震散掉落。总之，无论是在平面还是在立面上，结构的布置都要力求使几何尺寸、质量和刚度均匀、对称，以免突然出现变化。 (二)场地选择 桥梁工程抗震设计所选择的场地应该考虑一个地区内的场地选择，可以根据地震危险性来具体选择一个比较安全的厂址。此外，为了避免地震时可能发生地基失效的松软场地，必须选择坚硬场地， (三)能力设计的原则 能力设计思想所强调的是强度安全度差异，也就是在不同构件和不同破坏模式之间确立不同的强度安全度。强度及安全度之间存在着差异，因此要确
6、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。过去的建筑抗震设计中，通常采用的是“强柱弱梁，强剪弱弯，强节点弱构件”的设计思想。 (四)提高结构及构件的强度和延性 桥梁结构的地震破坏主要来源于地震动引起的结构振动，抗震设计应该使从地基传人结构的振动能量为最小，防止破坏。此外，在不改变刚度的前提下，采用提高总体强度和延性是两个有效的抗震途径。地震还可能造成结构和构件周期反复变形，这样就会使其刚度与强度逐渐退化，所以要重视起延性。 四、桥梁抗震设计的主要方法 （一）桥梁抗震概念设计 桥梁抗震概念设计主要是根据地震灾害和工程经验来获得的基本设计原则和设计思想，在结构总体方案及材料使用等方面发
7、挥了重要作用。合理的抗震设计，所设计出来的结构无论是在强度、刚度还是在延性等指标上都有最佳的组合。但是要指出的是，强调概念设计的重要性，不是重视数值计算，而是为了给抗震计算创造出有利条件。桥梁抗震概念主要是根据桥梁结构抗震设计的，要选择良好的抗震结构体系。 （二）对地震响应的分析及具体的设计方法 目前已经发展了多种抗震设计理论和地震响应的分析设计方法，抗震设计的静力理论只考虑了高频振动振幅的最大值。反应谱理论虽考虑了振幅和频谱，却始终未能得到明确的反映。从组成结构抗震设计理论的几个方面内容人手，静力理论对四个方面都做了极大的简化，而动力理论则有比较全面的考虑，结构和构件的动力模型更为接近实际。
8、总之，设计原则考虑到的多种使用状态有了概率保证。 （三）常用的抗震设计方法 增加结构的柔性以延长结构的自振周期，达到减小由于地震所。产生的地震荷载和增加结构的阻尼或能量耗散能力以减小由于地震所引起的结构反应是实用的抗震方法。当前，比较容易实现和有效的抗震方法主要有以下几点。 （1）采用隔震支座 采用减、隔震支座(聚四氟乙烯支座，盎层橡胶支座和铅芯橡胶支座等)在粱体与墩、台的连接处增加结构的柔性和阻尼以减小桥梁的地震反应；采用减、隔震支座桥梁结构的梁体通过支座与墩、台相联结，大量的试验和理论分析都表明其联结方式对桥粱结构的地震反应有很大的影响，在粱体与墩、台的联结处安装减、隔震支座能有效地减小墩
9、、台所受的水平地震力。 （2）采用隔震支座和阻尼器相结合的系统 利用桥墩在地震作用下发生弹塑性变形耗散地震能量以达到减震的目的，利用桥墩的延性抗震。近 20 年来，国外在桥梁减、隔震和延性抗震方面进行了许多研究，美国、新西兰和日本等在桥梁没计规范中加入了相应的条款。 （3）利用桥墩延性减震 利用桥墩的延性减震是当前桥梁抗震设计中常用的方法，桥墩延性减震是将桥墩某些部位设计得具有足够的延性，以便在强震作用下使这些部位形成稳定的延性塑性铰产生弹塑性变形来延长结构周期、耗散地震能量。在进行延性抗震设计时，按弹性反应谱计算塑性反应的地震荷载需要修正，桥梁抗震设计规范采用了综合影响系数来反映塑性变形的影
10、响。 （四）新型桥梁抗震设计方法 型钢混凝土结构是在混凝土上包裹型钢做成的结构。它与钢筋混凝土结构相比具有一系列优点。其承载力可以高于同样外形的钢筋混凝土构件承载力一倍以上，具有较好的抗剪能力，延性比明显高于钢筋混凝土结构，滞回曲线较为饱满，耗能能力有显著的提高，从而呈现出良好的抗震性能。 结束语 目前地震虽然是不可控制的，但只要我们加强对桥梁震害及抗震机理的深入研究，在桥梁谢十过程中认真分析地震时结构的特性和反应，精心采取一系列科学有效的抗震设计，制定先进的抗震设防原则，严格控制工程质量，就一定能将地震损失降到最小，并确保交通运输线路的畅通无阻。 参考文献 【1】王青， 桥梁抗震设计规范以及建筑抗震设计规范的对比分析。 ， 世界地震工程2006 年第 4 期。 【2】李茜，张明， 浅析桥梁抗震设计规范 ， 工程力学2008 年第 11 期。
