桥梁抗震设计要点

陈　伟

(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵州 贵阳　550008)



桥梁抗震设计要点

陈伟

(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵州 贵阳550008)

摘要：公路交通运输在抗震救灾行动中扮演着十分重要的角色，是抢救人民生命财产和开展震后修复工作的重要渠道。公路桥梁作为交通运输的咽喉，在震后的紧急救援及灾区重建工程中，其作用尤为突出。因此公路桥梁的抗震设计对保障交通运输的安全稳定运行乃至国家的基础设施建设而言，都有其不容忽视的存在价值。

关键词：桥梁；震害形式；抗震设计要点

1桥梁震害的主要形式

(1)上部结构损坏。根据产生原因的不同，上部结构损坏又可以分为结构损坏和位移损坏。比较常见的是位移损坏，大体分为上部结构的纵向位移、横向位移和扭转，此现象一般在设置伸缩缝的地方较容易发生。如果限位构造失效或者是墩台支撑宽度不够，那么在地震中其可能出现较大的位移，导致更为严重的落梁现象。

(2)附属工程损坏。桥梁的主梁与下部墩柱及桥台连接部位是比较薄弱的，在地震中极有可能因为没有足够的限位能力而导致支座脱离主梁、挡块碰撞破坏、伸缩缝拉断、台胸墙剪断等现象。

(3)墩柱损坏。主要分为两种形式，一是塑性铰破坏，这种现象是由于柔性墩柱所用的塑性铰混凝土在地震中剥落或者破碎导致失去承载能力造成的；二是剪切破坏，这是由于刚性墩柱的变形力不足，所以当地震的强度超过其承载程度时，就造成了墩柱的损坏。

(4)基础损坏。地震中会因为沙土液化、不均匀沉降或稳定性不够而造成地层的移位或者断裂，地基遭到破坏之后，必然会导致桥梁基础的破坏，一般会产生移位、倾斜、下沉甚至折断。

2桥梁抗震的级别要求

如果在地震中，公路工程遭到破坏，交通因此中断，对后期的抗震抢险救灾行动的开展将造成非常大的阻碍。因此，依照不同等级公路的重要程度，在对其进行抗震设计的时候，要多方面综合考虑，不能仅仅计算单一的基本强度抗震，应将桥梁结构的变形和耗能考虑进去，采用三阶段三水准的设防原则，(1)为了达到桥梁结构的强度和稳定性要求，不至于被小震损坏，应该对其在弹性状态下的反应进行计算；(2)为了使桥梁有一定的安全度，中级地震的损坏可以修复，需要对桥梁的截面开裂及破坏时产生的位移进行计算，与地震的荷载效应进行比较；(3)要考虑到桥梁的倒塌，将地震的荷载效应与破坏的荷载进行比较，保证大震不倒。这样，即使在遭遇多发地震时，桥梁的大体结构一直处于可接受的弹性范围以内，最终实现“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震设计目标。

3桥梁抗震设计要点

(1)地段的选择。在桥梁设计的初级阶段，设计者应对工程所处地段的地质进行详细的考量，对该地区的地震史进行全面的了解，这样才能对建筑地段有效的进行选择，对工程进行相应的防护保障。根据地质情况和上部结构对变形与沉降的控制以及施工的难以操作程度来决定基础的选择。当地基的承载力较高或者相当高时，适宜用平底基础。常用的平底基础是浅平基、沉井基础、气压沉箱基础。但当土层较厚、其摩阻力可以利用时，可以用打入桩或钻孔桩基础；当土层较软时，但其下有硬层可以用作为持力层时，适宜于用钻孔桩基础；如果其下的硬层是岩石，则宜于用嵌岩的管柱。对于这些桩类基础，若能用高桩承台以及斜桩，其工程数量将有显著的节省。

(2)设计合理的结构方案。参考当地的地形地貌，合理的加以利用，尽可能的减少对自然环境的破坏，避开地震断带和板块活跃区，制订合适的路线和控制点，完善设计方案。如若桥梁规划在地震活跃区，则应适当修改桥长，合理布置桥孔，尽量使得桥墩桥台避开易滑动地段，在材料的选择上，要尽量选择轻省的。

(3)分析桥梁系统中抗震的强弱部分。从以往的震害资料可以得知，桥梁自身的下部结构崩塌较为严重，相对的上部结构抗震能力就要好很多，地震主要会导致桥梁链接部分受到破坏，并不会对桥梁的主要功能造成影响，之后的修复工作也比较容易。

(4)保证桥梁的整体性和规则性。为了避免桥梁的结构构件和非结构构件在地震震力的作用下散落，应该在进行平面或者立面的结构布置时，计算好桥梁的几何尺寸，使其结构具有连续性，刚度均匀规整，增加抗震作用。

(5)桥梁延性抗震设计。在进行桥梁设计时，适当增加结构、构件自身的延性耗能能力，来达到抗震的整体效果，包括利用在梁体与墩柱的连接处加设隔震支座，对塑性铰的部位特别进行延性设计，以此来降低桥梁的震感，减轻结构受地震的影响，从而达到减轻地震破坏程度的目的，增强桥梁的抗震延性。

(6)防止桥梁落架设计措施。主梁的支撑长度和主梁的限位装置是在设计公路桥梁时必须要考虑的两个因素，将主梁的支撑长度适量放大，限位装置不得妨碍纵向落梁装置。在构建强震区桥梁的时候，应用较为轻省的钢结构连续体系，在保证整体结构的同时，减轻自身的重量，可以起到减小惯性的作用，有效的抵抗地震伤害。

(7)桥梁结点抗震设计措施。桥梁的结点区域是保障整个桥梁安全工作的重要组成部分，比如桥墩与盖梁、基础之间的结点，还有城区高架桥墩柱的节点，一旦受到损毁，修复起来是极其困难的。因此，在进行桥梁的抗震设计时，为了防止结点被破坏，一定要保证结点区域有相当的承载力。

(8)桥梁抗震新方法。这个方法是从建筑工程中吸取过来的，通过安装隔震设施、吸震设施和耗能设施来进行地震的防护与抵抗，理论结合实际将此法用于桥梁的抗震的设计中，改善了以往的抗震策略，防患于未然，提前降低安全隐患。

(9)地震多发区的桥梁比其他地区的在设计上更为受限，为了降低震感，保障桥梁的安全，提高桥梁的稳定性，使其不至于在地震中变形过于严重，甚至于倒塌，选择桥梁类型的时候地基工作必须要做好，防止因地基受损而导致桥梁基础的直接损坏。应尽可能的选择较低的位置，减轻结构的自重，使用延性材料，减少钢性材料的使用，桥梁结构的质量中心和刚度中心尽可能的重合。

4结束语

桥梁结构的抗震分析基本上是一种随机振动的计算方法，应作为桥梁抗震性能的随机分析方法来发展。桥梁结构的抗震性能，需要从传统强度理论转变为延性抗震理论，不应只考虑桥梁结构的强度问题。综上所述，即便我们不能对地震进行有效的预测，但通过对震害规律的研究探索，可以摸索出有效的防震抗震措施，并在施工建设方面加强质量管控，尽可能的减少地震对公路桥梁的损害。

参考文献：

[1]龚继铣.浅谈公路桥梁的防震设计[J].科技资讯，2009，(18).

[2]徐旭东.公路桥梁设计与抗震措施的探讨[J].科技信息，2010，(20).

收稿日期：2016-02-08

作者简介：陈伟(1985-)，贵州贵阳人，研究方向；桥梁设计和施工。

中图分类号：U442

文献标识码：C

文章编号：1008-3383(2016)06-0111-01