山区高墩桥梁的抗震设计措施初探

2016-07-24四川科辉工程设计研究有限公司四川德阳618000

四川水泥 2016年6期

彭望(四川科辉工程设计研究有限公司四川德阳 618000)

山区高墩桥梁的抗震设计措施初探

彭望
(四川科辉工程设计研究有限公司四川德阳 618000)

随着社会经济的迅猛发展，我国交通运输行业也迎来了快速发展的新时期。交通作为经济发展的关键影响因素之一，便捷通畅的交通线路随之而来的是更好的经济发展前景。在我国西部大开发和振兴东北老工业基地等政策的指导下，为满足经济发展的需要，很多的道路桥梁开始兴建。因为，我国山区地形地貌较为复杂，并且容易受到地质灾害的影响。所以，在山区高墩桥梁的设计时要充分的考虑其抗震设计。本文就围绕山区高墩桥梁的抗震设计相关措施进行初步的探析，并提出作者的建议。

山区高墩桥梁；抗震设计；措施

引言

随着我国高墩桥梁建设的兴起，如何保障桥梁建设的质量也引起了越来越多人的关注。山区高墩桥梁的抗震设计是确保桥梁稳定的重要因素之一，其对整个桥梁的结构性能具有至关重要的作用。本文就对目前我国山区高墩桥梁的抗震设计存在的问题、抗震设计对桥梁的重要性和相关的抗震设计措施进行探讨。

1 我国山区高墩桥梁抗震设计存在的问题

近几年来，我国山区高墩桥梁建设在不断的发展进步，抗震设计的重要性也被广泛的认知。但是，在实际的抗震设计过程中仍就存在很多的问题，如以下几点：（1）设计脱离实际。在一些的山区高墩桥梁抗震设计中，工程师一味的立足固定的设计参数，忽视实际情况，而导致了桥梁结构抗震性能差的情况。（2）欠缺科学的理论和技术指导。我国桥梁抗震设计存在的一个最大的弊端就是，过于依赖前辈的经验，欠缺科学的理论和技术指导。同时，对国外先进的技术和经验不能及时的学习和应用。

2 山区高墩桥梁抗震设计的重要性

一方面，我国是世界上地震活动频发且强度较大的国家之一，一旦发生地震就会导致桥梁破坏，造成大范围的交通堵塞，造成不可挽救的生命财产损失。另一方面，我国山区多分布高山和河流，工程建设极为复杂。因此在建设高墩桥梁，尤其是在山区建设时，考虑到其复杂的地貌环境，一定要进行科学的抗震设计。最终，不仅能够满足经济发展的需要，还能够给人们的生活和生命财产带来保障。

3 山区高墩桥梁抗震设计措施

3.1 设计桥梁整体结构

高墩桥梁的结构设计的好坏是影响桥梁效益和质量的直接因素，山区的高墩桥梁在经受地震灾害后出现的位移，最主要的原因就是桥梁的质量和刚度的不平衡。所以，在设计桥梁的整体结构时要做到以下几点：（1）要充分的考虑到山谷两侧的坡度和桥梁的墩高之间的平衡关系。（2）设计等桥面宽度、等跨度和简支梁结构以保证桥梁质量和刚度之间的平衡。（3）要根据实际情况，在桥梁设计中调整支座形式和桥墩直径。（4）在桥梁上部应该优先选择抗震性能好的连续刚结构和连续梁，多做中小跨径、少做大跨径。（5）一联结构中应多设置制动墩，来分散地震能力。（6）在下部结构的设计上，要在保障足够柔度的情况下，选用结构稳定、耐久性和承载力强的构型。

3.2 桥位选择

山区高墩桥梁设计时，需要对桥位的选择加以重视。在桥位的选择上，要以抗震地段为首要考虑，主要注意以下几点：（1）高墩桥梁应该建设在地质构造相对稳定的环境下，也就是说要避开活动性断裂地质、液化土层、软弱黏性土层和土层严重分布不均匀地段。（2）地段选择的第二点就是，尽量选在平竖曲线半径小、弯道较多的地段。正确的桥位选择可以将地震带来的滑坡、崩塌、河流流向等危险控制在最小的范围之内。

3.3 选用新型的耗能材料

相关建筑部门在进行山区高墩桥梁设计时，为了提高桥梁的有效抗震性，可以选用一些能够高效吸附地震能力的新型耗材材料，以此缓解桥梁的受力情况，将桥梁的变形控制在一定范围内保护桥梁的整体结构。

3.4 桥墩选型和提高桥墩的抗震性能

在山区桥梁大多是不规则的曲线桥梁，这种桥梁的几何形状会影响地震造成的危害。因为不规则的曲线桥梁的受力情况十分复杂，即便是独墩的桥梁在受到地震的横向力是也会产生很大的轴向力，高墩桥梁的受力影响则更大。高墩桥梁在地震受力时：一种情况，高墩与矮墩耦合，会使矮墩承受更大的压力，很可能造成矮墩提前破损。另一种情况，高墩与矮墩不耦合，可能会使墩定发生位移，造成支架的脱落而破坏主梁。所以，桥墩的选型十分重要，目前的主要墩型有双柱墩、T型墩、门架墩和空心薄壁墩，不同的墩型有不同的特点，主要的选择依据有以下几点：（1）当墩高小于三十米，桥梁选择常规的双柱墩，其优点是良好的横向抗弯刚度。（2）当墩高小于四十米，选择独柱T型墩，其结构的整体性能较好，各个方向的抗扭曲刚度和抗弯度较大。（3）当墩高小于六十米时，选择门架墩，（4）当墩高小于八十米时，选择空心薄壁墩，其具有横向界面刚度大和横截面尺寸大的优势。变截面的空心薄壁墩适用于墩高一百米左右的。以上三种墩型在第一阶振型和周期如下图：

墩型自振周期／s 振型形状双柱墩 1.069 横桥向振动，弯扭耦合振动，对称T型墩 1.096 横桥向振动，对称空心薄壁墩 0.727 横桥向振动，对称

提高桥墩抗震性能的措施：（1）山区的高墩桥梁采用钢筋混凝土结构。（2）采用等截面桥墩。（3）在桥墩与柱基和盖梁相连处，采用加强捆筋措施，提高墩柱潜在塑性区的抗剪强度。

3.5 桥墩台的设计

（1）采用限位器：在桥墩台伸缩缝出安装限位器来限制相对位移，还可以防止地震中上部结构落梁的发生。（2）采用隔震支座：在墩台和两题的连接处增加结构阻尼和柔性，以减小桥梁的地震反应。（3）合理设计桥墩台处挡块：挡块的设计应管制主梁与挡块的刚度比值范围，根据不同结构和不同跨度桥梁，选择不同结构和尺寸的挡块。（4）顺桥向连梁装置：为了避免地震中桥墩台伸缩缝两侧相邻桥梁与墩顶盖梁发生较大位移，可以设置由配套螺帽、弹性橡胶垫块和精轧螺纹钢筋组成的顺桥向连梁装置。

3.6 桥墩延性减震措施

鉴于高墩桥梁在强震的作用下又十分明显的非线性特征，所以在抗震设计的选择上要采用合适横向弹性挡块，以保障延性构建具备很好的塑性变形能力，来耗散掉一部分地震带来的能力。