关于公路桥梁提高抗震能力的设计思考

洪伟峰

【摘要】近年来，随着地震灾害、事故的频频发生，在施工建筑建设中提高工程抗震能力越来越引起人们的重视和关注。做好公路桥梁抗震设计的分析，合理的规划工程建设的施工方案，有力降低地震对公路桥梁等交通工程的破坏性行为，顺利开展震后救援等工作，进而减少地震对人类社会所带来的损失。本文主要分析了在公路桥梁的工程建设设计中，如何提高施工项目的抗震能力。

【关键词】公路桥梁；抗震能力；设计思考

地震是地球上经常发生的一种自然灾害，不仅对人类生活会造成的破坏性和毁灭性的损失，往往会威胁到人们的生命安全和财产安全。我国地理位置处在地震多发区，是遭受地震灾害较为严重的国家之一，因此，在工程建设过程中，做好抗震等相关方面的设计具有不容忽视的重要作用。特别是零八年汶川地震的发生，对公路桥梁等工程项目的抗震能力提出了更高的要求。公路桥梁的设计是工程建设的重要依据，笔者结合多年来的工作经验，探讨了关于公路桥梁提高抗震能力设计的几点思考。

一、桥梁的震害原因分析

桥台震害其主要表现为桥台与路基一起滑动并移向河心，以致桥头、重力式桥台的胸腔及桩柱式桥台的桩柱不同程度沉降、开裂、倾斜和折断等另外，桥头的沉降会导致翼墙损坏并开裂，而重力式桥台胸腔开裂会引起整个台体被移动并下沉。桥墩震害在地震力作用下桥墩会不同程度的倾斜、沉降、滑移、开裂、剪断和钢筋裸露扭曲。支座震害根据以往工作经验，会发现某些桥梁的支座设计并未充分考虑抗震的需求，如某些支座形式和材料上存在缺陷、在构造上连接与支挡等构造措施不足等，以致支座在地震力作用下会发生较大的变形和位移。地基与基础震害在地震力作用下地基中的砂土会被液化，以致地基失效，基础沉降或不均匀沉降，从而导致地面较大变形，地层发生水平滑移、下层、断裂等地基与基础震害会使桥梁发生坍塌，给震后修复工作带来困难。梁的震害梁的震害主要是有桥台震害、桥墩震害、支座震害等引起的，其主要表现为主梁坠落，这也是最严重的震害现象。

二、提高公路桥梁抗震能力的设计目的

在我国公路桥梁的一般抗震设计中，大家会根据不同地区地震烈度分布分别在伸缩缝处提供足够的支撑余地和设置抗震挡块限位装置，来避免或防止发生桥梁落梁现象的发生，但是山于地震荷载冲击方向的不确定性，我们思考在设计时采用一种桥梁梁板连续系统来避免落梁的发生。桥梁梁板连续系统是在发生重人、特人地震时，桥梁支座或限位装置发生变位，使变位不至于超过梁的搁置长度，进而止落梁发生的安全防落梁装置。这种装置是基于保险心理的做法，因为重大、特大地震发生的概率极低，在一些小型地震上基本不起作用。公路桥梁的设计基准期与地震荷载超越率有着密切的联系，当前，国际上的桥梁设计基准期取值并不统一，我国现在公路桥梁的设计规范基准期取为100年。虽然重大、特大地震发生的概率极低，但是为了提高桥梁设计基准期内的抗震能力，在地震多发地区可采用桥梁梁板连续系统来避免落梁的发生。

三、提高公路桥梁抗震能力的设计思考

我国公路桥梁采用桥梁梁板连续系统提高桥梁抗震等级时人多采用拉索式桥梁梁板连续系统，本文就以拉索式桥梁梁板连续系统为例，来研究讨论其设计思想和方法。

（1）拉索式桥梁梁板连续系统设计

首先根据拉索容许抗拉力来确定公路桥梁拉索式设计的拉索数量，我们假定某受力而上的拉索平均分担设计地震荷载冲击力，然后就可以通过公式来确定。每根拉锁承受的设计荷载=桥梁梁板连续系统设计地震冲击最大破坏力/拉锁数量<拉索设计抗拉力。

（2）桥梁梁板连续系统设计的移动量

公路桥梁的桥梁梁板连续系统的设计最大纵向位移量要在以最大的结构破坏力为限的基础上小于梁的搁置长度。可以允许的纵向位移量移动范围可以根据以下公式控制。橡胶支座的允许剪切变形量丢桥梁（使用橡胶支座）桥梁梁板连续系统的设计纵向移动量横向位移」要由桥梁抗震挡块控制。

（3）桥梁缓冲装置的设计

桥梁缓冲装置中使用的缓冲橡胶材料一般选氯丁橡胶或工程橡胶材料，其硬度和允许压应力应满足缓冲地震冲击力的要求，然后通过公式可以得出桥梁橡胶缓冲装置的压应力。 橡胶缓冲应力=桥梁梁板连续系统的设计地震最人破坏力/缓冲装置橡胶的受压而积桥梁垂直竖向缓冲可结合桥梁橡胶支座综合设计。

四、提高公路桥梁抗震能力采用的结构

对于公路桥梁工程的梁板连续系统结构的设计和选用方而也要根据情况不同，选择不同的桥梁梁板连续结构。

（1）桥梁梁板连续结构类型

目前公路桥梁梁板连续系统的梁间连接类型有以下三种：钢板连接、拉索式连接、与下部结构连接。他们分别对应于桥水平纵向地震冲击力作用的梁板连续系统与桥梁垂直竖向地震冲击力作用的梁板连续系统。这种梁板连续系统的桥轴垂直纵向上的抗震挡块具有与梁板连续系统同样的防位移效果，而梁板连续系统的垂直竖向上的挡块则被用来防止梁体向垂直桥轴方向上移动而导致落梁发生。

（2）桥梁梁板连续系统的选定

对于公路桥梁梁板连续系统的选取方而，如果是桥轴向的梁板连续系统的选取，只要相邻梁在垂直桥轴的方向有可能产生移动，就优先选择梁间拉索式的桥梁梁板连续系统。一般梁板连续系统在不能设置梁间连接或梁间相邻上部结构移动量有很大的差别的情况下，则要选择梁与下部结构墩柱或桥台相连接的梁板连续系统，来避免受到因地震冲击产生的位移差的影响。如果梁与下部结构墩柱或桥台的连接的梁板连续系統能够承受桥梁向上的地震冲击力，就不需要采用其他方法来预防桥梁垂直方向上发生位移，可以与其他类型的梁板连续系统并用。

此外，公路桥梁梁板连续系统的设计还要考虑一些其他相关因素的影响，如对桥台、桥墩和支撑结构的情况等方而因素。在纵坡上的坡道桥的下端支点和中支点、小角度斜交桥的端支点、平曲线上设超高的曲线桥弯道内侧支点、竖曲线上桥最低点的支点以及独柱墩桥支点上都宜选用垂直桥轴方向的挡块与上文所述的桥梁梁板连续系统的综合运用，以提高公路桥梁的抗震能力。

五、桥梁设计与抗震措施

（1）防比落梁的措施

上部结构主梁的支承长度a>70+0.51，该取值沿用自日本抗震设计规范，多数设计者认为规范取值较为保守。这里需指出该种认识属于误区，当“长桥高墩”时应在规范基础上给护更多的安全富余。在设计中应注意“长桥高墩”，不仅要将主梁支承长度取值放大一些，还需要设置主梁限位装置，同时应设置纵向防落梁构造。当前挡块设计存在薄弱的问题，主要表现为构造尺寸偏小，在斜弯桥设计中应比直线桥具备更多的考虑。挡块内侧不仅应设置橡胶块，建议桥墩盖梁端部悬出挡块外10cm为宜.

（2）支座型式和布置方式

支座选型长期以来被忽视，常规梁桥多采用普通橡胶支座，建议根据桥梁设防要求，选用适用的支座类型。注川百花大桥第5联（（5mx20m）采用一个固定支座，其余墩为活动支座，导致全联上部结构水平地震力几乎完全由固定支座下的桥墩承担。对于连续梁桥在设置固定支座后，应慎用墩梁固结方案，注重考虑各墩水平受力的平均分担。

（3）柱式桥墩的合理设计

柱式墩是桥梁设计中最为常见的结构形式，抗震设计中应首先尽量避免选用抗震性能差的圆形独柱结构。其次应重视桥墩中间的横梁设置，横梁刚度不宜过大。结构刚度的均衡是总的设计原则，一般指纵桥向相邻高度不宜相差过大，以保证横桥向墩柱刚度的均衡

六、结语

终上所述，我们可以看出，文章在分析了公路桥梁梁板连续系统的主要目的和作用，通过分析比较，提出我们公路桥梁的梁板连续系统的设计思考和方法。这种桥梁梁板连续系统的设计方法使得桥梁工程梁板连续系统的设置简单并容易实施。文章中简要介绍了桥梁梁板连续系统的设计方法与结构类型，简单分析了不同情况下桥梁梁板连续系统的选用方法，希望能够为其他研究桥梁的抗震设计方而提供一些参考。此外，我国现在桥梁建筑行业一直在不断发展，我国公路桥梁的建筑工程师们和专家们也都针对公路桥梁的梁间连续系统进行不断的、深入的研究，相信在科学技术和公路桥梁施工技术日益不断发展的情况下，在不久的将来，我们一定能够加强我国公路桥梁的设计和施工水平，不断提高公路桥梁的抗震能力。

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