1、探讨桥梁结构抗震设计摘要：地震历来是严重危害人类的自然灾害之一。一次大型的地震对城市和建筑物所带来的危害是巨大的。因此如何准确的对桥梁和其他大型的建筑物进行抗震设计和计算成为十分重要的问题。 关键词：桥梁结构；桥梁震害；抗震设计；设防措施 中图分类号： S611 文献标识码： A 文章编号： 引言 当前，随着我国经济的快速发展，公路工程的规模在不断地扩大，而桥梁是公路工程的关键节点。而我国是一个地震灾害发生率较高的国家，地震对桥梁的破坏一方面同建造桥梁所处的地形、地质有关，另一方面也与桥梁自身结构类型相关。以下，本文就对桥梁结构抗震设计的相关方面，即桥梁震害综述、我国抗震设防标准解析、桥梁抗震
2、设计中应注意的问题以及桥梁结构抗震设防措施进行了简要阐述，旨在为桥梁设计工作人员提供参考。 1 桥梁震害综述以及我国抗震设防标准解析 1.1 引起桥梁震害的原因分析及其破坏形式。震害导致桥梁破坏的起因主要体现在以下两个方面：第一，桥梁受震破坏。地震对桥梁造成破坏主要是因为桥梁受震后产生水平与竖直振动，导致桥梁结构破坏，严重的话，会造成桥梁坍塌。第二，地表破坏。主要表现在：地裂会缩短或伸长桥梁跨度，或者造成墩台下沉；强烈地震发生在陡峭山区亦或是软粘土、砂性土河岸附近时，将引起山石滚落或者岸坡滑动，进而破坏桥梁结构；在浅层饱和疏松砂土处，地震作用还容易产生砂土液化，造成桥梁骤然下沉，严重的话，将导
3、致桥梁倾倒。 1.2 抗震设防标准解析。抗震设防标准同技术性、经济性相关，是桥梁抗震设计中的首要问题，主要涉及到桥梁的重要性分类、抗震设防目标以及设防地震动。我国现在的公路桥梁抗震设计中的设防地震动标准偏低，并且仅有一级水准，加之，我国当前现行的公路工程抗震设计规范于上世纪八十年代末发布，至今已有 20 多年的历史，由于当时对结构地震的反应规律认识有限以及我国经济的发展水平不高，导致此规范在抗震设计理念和设计方法上均有一定的不足，而当前国际上产生一些诸如计算方法、抗震要求以及抗震设计理念等新的理论，进一步要求我国应加快修订与完善相关设计规范的工作进程。 2 桥梁抗震设计中应注意的问题 2.1
4、桥梁减震设计时需要注意的问题：对于斜桥而言，在高烈区，其抗震性偏低，抗推刚度极大，而且桥墩的基本周期动力放大系数同样很大，这势必会加剧桥梁震害；同时，发生地震时，桥台处河岸不够稳定，有向河心偏移趋势，缩短桥长，造成桥孔产生错动，使得墩台台身发生开裂甚至折断的现象。如果地基条件允许，可采取 T 型或 U 型台身，这种形状具有较高的抗推刚度，整体性也很强。在大跨径桥梁设计过程中，尤其是高烈度地区，纵向梁间应布置效能设施，而且，所设计的设施应该有较强的强度，并且能够达到满足梁端唯一的要求。相比较于不等跨桥梁，对称性的结构刚度更有利于抗震，不容易产生震害。在桥梁墩身高度差距过大的情况下，不仅相对矮的桥
5、墩上会产生较大的水平地震力，在大跨径桥孔的桥墩上同样会产生极大的地震力。因此在设计方面，我们应尽量避免选用此类型的桥型。当在可能产生地震液化现象的地基上建造桥梁的情况下，需采用深基础，让桩与沉井穿透可能液化土层，埋入较稳定密室的深层土质。加强桥体下部支撑梁板亦或采取满河床铺砌，最大程度上维持四铰框架结构，防止墩台在发生震害时产生移动。 2.2 桥梁抗震总体设计应注意问题：在桥梁抗震设计中，总体设计是基础工作，而选择桥位是总体设计过程中的核心工作。在桥位的选择过程中，我们应选择比较坚硬的场地，例如：硬黏土地基、坚实碎石地基等都是相对理想的桥址地点，尽量避开松软土地、不稳定坡地以及极松软的黏土地基
6、。同时，在设计中，应避免跨越地质断层，如有必要，还应进行安全性评价；桥孔需要选择有利于抗震的等跨布置，并且最好避开大跨与高墩的结合；应做到体形相对简单、自重轻以及质量和刚度均匀分布，同时方便施工；另外，在桥梁抗震设计中，桥梁选型也是一个关键程序。桥梁选型应结合多种因素，例如：工程规模、地形 与地质条件以及震害经验等进行综合地考虑，同时采用经济上合理、技术上可行的桥梁结构体系，确定最佳桥型，确保桥梁抗震总体设计最优。 3 桥梁结构抗震设防措施探讨 3.1 加强桥梁的防落梁的构造。无论是何种桥型，我们都应该对地震情况下的桥梁结构水平运动进行充分地考虑，布设足够强大的横向限位构造。结合当前的设计现状
7、，我国绝大多数的设计院在设置挡块的过程中，通常设置的尺寸宽在 20-30cm,钢筋只配到 12mm。 3.2 柱式桥墩的合理设计。在桥梁设计中，柱式墩是较为常见的结构形式。在抗震设计中，推荐采用抗震性能较强的矩形墩；同时，应注重桥墩间的横梁设置，其刚度最好不要过大，防止弱柱强梁的现象。结构刚度的均衡时设计的总原则，能力保护是另一个设计原则。为使结构体系中的延性构件同能力保护构件产生强度等级差异，保证结构构件不形成脆性破坏，在延性细部构造的设计过程，我们要确保墩柱纵筋与箍筋形成整体性骨架，在混凝土横向膨胀与纵向受压的情况下，箍筋对纵筋的约束作用至关重要，纵筋给与混凝土的约束延性作用同样很大，因此
8、各国规范对纵筋配筋率的要求均有所提高。桥墩是支撑桥梁主体的重要构件，鉴于桥梁结构下柔上刚，致使桥墩很容易产生破坏，主要表现在墩身开裂、剪断。我们要按照抗剪计算对箍筋进行配置，采取合理的箍筋间距，考虑箍筋的搭接构造细节。 4桥梁结构抗震设计思想和原则 4.1 桥梁结构抗震设计的思想抗震设防的目标是“小震不坏，中震可修，大震不倒” ，具体来讲，就是在设计基准期内，当发生多遇地震（小震） 时，应保证不损坏或轻微损坏，能够保持其正常使用；在发生设计地震（中震） 时，可能损坏，经修补，能尽早恢复其正常使用；在发生罕遇地震（大震） 时，可能产生较大破坏，但不出现整体倒塌，经抢修后可限速通车。一般情况下，抗
9、震设计按“地震动峰值加速度”和“地震动反应谱特征周期”进行抗震验算，并按“抗震设防烈度”要求采取相应的抗震措施。 4.2 桥梁结构抗震设计的原则强柱弱梁：要求同一结点柱端截面受弯承载力总和大于梁端受弯承载力总和；强剪弱弯：控制截面的抗剪承载力大于抗弯承载力；强结点弱构件：梁柱结点是保证结构整体性和关键部位，要保证结点有足够的强度和刚性，建筑结构抗震的一般原则同样适用于桥梁结构。桥梁在地震中往往下部结构破坏，所以在抗震设计中桥墩比桥梁重要。并且桥墩是桥梁结构中最重要的承重构件，桥墩破坏将导致整个桥梁结构的倒塌。因此要使桥梁结构具有较好的抗震性能，应该确保桥墩有足够的承载力与延性。即从桥梁整体结构
10、的角度出发进行桥梁抗震设计，应该要求“强墩弱梁” 。提高结构的变形能力，增加结构延性，提高结构耗能能力对于改善结构的抗震性能有着重要的意义。桥墩在地震作用下要有足够的延性，其控制截面处的抗剪承载力要大于抗弯承载力，在弯曲破坏之前不发生剪切破坏。即从个别受力构件的角度出发进行桥梁抗震设计应该要求受力构件“强剪弱弯” 。支座破坏引起桥梁结构塌历来被认为是桥梁整体抗震性能上的一个薄弱环节。城市高架桥梁柱的结点，桥墩与盖梁的结点，桥墩与基础等结点也经常发生破坏。结点是保证结构整体工作的重要构件，在地震作用下结点受到水平、竖向剪力和弯矩的共同作用，受力复杂，并且一旦受损难以修复。 5 结束语 综上所述，
11、对桥梁结构抗震设计相关问题进行分析是必要的，具有极其重要的现实意义。在常规性桥梁结构设计中，第一，要达到震害发生时桥梁上部构造横向位移的要求，选用合理的支撑长度并采取防落梁结构措施；第二，要考虑支座的类型以及合理的布置；第三，考虑桥墩的延性构造细节。同时，为应对频发的地震灾害，桥梁设计相关人员应特别注重桥梁抗震设计工作，运用自身所学专业知识与实践经验，加强桥梁结构抗震能力，降低地震灾害造成的不利影响。 参考文献： 1王樾.桥梁结构抗震设计研究J.山西建筑，2009,v.3502:310-311. 2段献礼.桥梁结构抗震设计与设防措施J.建设科技，2009,No.15:103. 3庄泳浩,刘芳.公路桥梁结构的抗震设计要点分析J.中国市政工程,2011,No.15404:17-19+22+88.
