浅析公路桥梁结构抗震设计的要点

杜 慧 平

(山西路恒交通勘察设计咨询有限公司，山西 太原 030031)

浅析公路桥梁结构抗震设计的要点

杜 慧 平

(山西路恒交通勘察设计咨询有限公司，山西 太原 030031)

公路桥梁工程中的抗震设计对于桥梁工程的质量影响比较大，也是非常关键的一项内容，直接影响公路桥梁能否正常使用，对于使用寿命的影响也是非常明显的,主要针对公路桥梁中的抗震设计要点进行分析和研究。

公路桥梁，结构设计，抗震设计，要点

近年来我国的经济发展迅速，高速公路桥梁主体结构在遭受了地震的影响之后被严重的破坏，这会造成巨大的经济损失。如何选择桥梁的抗震结构是保证其经济性和高效率的关键，同时还会避免桥梁在地震中发生损坏，这就需要相关的研究人员运用先进的科学知识进行研发。

1 公路桥梁主要震害现象及原因分析

1.1震害现象

1)桥梁上部结构在地震中非常容易发生坠毁、落梁等早期的病害。经过长期的观察发现，顺桥向的坠落比较常见。当桥梁在顺桥向发生坠落的时候，梁体的一侧会直接与桥墩发生碰撞，严重的损坏了桥梁的下部结构。由此可见，地震中使得桥梁发生严重损坏的是顺桥向。2)支撑连接部分发生了损坏、桥梁支座、伸缩缝以及挂梁指点等关键部分向来都是地震中极易发生损坏的结构部分，在观察了早期的桥梁损坏之后，发现在支撑连接部分出现的震害现象最为明显。3)桥梁下部结构出现严重的损坏,墩、台等严重损坏使得桥梁发生倒塌、断裂或者严重倾斜的情况；钢筋混凝土桥梁的破坏主要体现在墩柱开裂、保护层脱落、纵向钢筋弯曲或者断裂等等，而基础自身发生的损坏情况则不多见，该部分在地震的影响之下最容易出现沉降或者是滑动的情况。

1.2震害原因分析

1)设计结构中存在缺陷。深入的分析近期内的几个破坏严重的地震之后发现，在较为严重的地震影响之下桥墩损坏严重，其在设计的过程中都是依据线性强度设计原理进行的。这种设计原理主要考虑的是静载荷，而没有将变形能力和耗能能力加入进去。这就导致了钢筋混凝土墩柱在地震作用之后，会因为设计中的弯曲延性不足或者是塑性较弱而受到较强的剪切力而损坏其结构。2)细节结构中存在的缺陷。细节结构设计中的缺陷比如横向钢筋数量不足或者间距过大，这就导致钢筋的束缚能力比较弱并且不具备预防纵向钢筋弯曲的能力，纵向和横向的钢筋因为数量较少而无法形成较强的粘结性。细节设计中存在缺陷使得整体桥梁的抗震性能难以满足要求，经过地震影响之后容易发生主体结构的损坏。

2 抗震设计原则

2.1体系的整体性和规则性

桥梁的整体性能要满足抗震要求，上部结构是连续的。整体性的结构形式可以有效的防止一些结构部分在地震的影响之下直接掉落下来，这也是结构发挥空间作用的基础条件。不管是平面还是立面中的结构设置都要保证尺寸、质量、刚度等满足均匀性和整体性的要求。

2.2提高结构和构件的强度和延性

桥梁结构的地震损坏主要是因为结构发生振动而引起的，所以桥梁结构设计中要尽量的保证从地下传递的振动能量尽量减少，保证桥梁结构更具强度和延性方面的要求。刚度的选择可以避免结构发生较大形变，同时强度和延性是结构抗震性能的两个最为重要的参数。因为地震发生的振动是反复运动的，在结构设计的过程中还要充分的考虑到在反复运动影响之下刚度与强度发生退化效应。只保证结构强度而忽视了延性的设计是不符合实际使用需要的。

2.3能力设计原则

传统的设计方法中认为，最为理想的设计是保证所有的结构部分都具备几乎相同的安全性能，也就是整个工程中的结构设计不存在薄弱位置。但是因为结构中的所有构件对于整个工程的重要程度影响不同，并不能保证其具备相同的安全性，特别是抗震结构。能力设计思想主要是根据建筑工程中的具体要求来实现结构强度安全性的差异，也就是根据需要来设置不同结构构件的强度。

2.4多道抗震防线

应力图使得桥梁具备多道抵抗地震的侧向力体系，在较为强烈的地震影响之下，在一道抗震防线损坏之后还有第二道防线可以作为主体支撑结构存在。因此，在进行桥梁设计的过程中要根据需要进行多道抗震防线的设计。

3 提高结构抗震性能的方法

3.1隔震支座法

这种方法是目前桥梁抗震设计中使用比较普遍的一种方法，通过提升桥梁结构的柔性和阻尼的方式来降低地震对于桥梁的影响。具体的实施方法是通过减、隔震的支座将梁体与墩、台进行连接，然后使用新型的工程材料来提高桥梁结构的柔性和阻尼。这种方法是经过了大量的实践之后总结出来的，通过很多的试验后发现，桥梁的连接处结构对于抗震影响是非常大的。上述的连接方法能够大大降低桥梁在地震影响之下所产生的墩、台水平受力，从而有效的降低了地震对于桥梁所产生的影响，提高了整体结构的抗震性能。

3.2采用桥梁延性控制方法

桥梁的延性是保证其具备一定抗震性能的关键方法。延性主要体现在桥主体结构或者材料对于强度没有明显降低之后所产生的非弹性变形能力。桥梁的延性可以通过其构造结构的截面曲率延性系数来进行计算。在允许存在塑性铰时，因为桥墩自身具备一定的延性，通过适当的增强这一性能指标，在桥梁承受地震时，这些部分会因为存在延性塑性铰而形成一定的弹塑性变形，并且可以适当的推延结构周期，同时可以分担一定的地震能力。通过提升桥墩自身的延性指标，可以将地震力在一定的限度之内进行分解，这也是一种非常常见的抗震设计方法。

在进行延性抗震设计的过程中，需要根据其发生的弹性来计算塑性变形的程度，这样可以提升抗震等级，从而尽量的降低地震所产生的影响。在对桥梁进行抗震设计的过程中，需要全面的考虑到其影响系数来体现其塑性变形程度，以此提升桥梁的抗震性能。

3.3采用隔震支座和阻尼器相结合的系统

隔震支座的结构形式可以大大提升桥梁的整体抗震性能，而增加地震的阻尼也可以提升其该项性能指标，在设计过程中，如果选择两种方法结合的方式可以成倍的提升抗震性能。在两者的共同影响之下，通过弹塑变形可以消耗部分地震能力，降低地震危害。

3.4引进新型桥梁的抗震设计方法

在传统的桥梁抗震性能设计中，主要使用的是“蛮力”的方法来进行，也就是通过设计方法来提高整体的强度和延性，以避免在遇到地震之后发生严重的损坏，如果桥梁自身的抵抗能力强于地震影响力，自然可以不被损坏。但是这种方法在使用中，抗震能力并不能确定，而地震往往也是不可预测的。如果两个未知的情况出现在一起，就容易导致其结构恰恰相反，桥梁会受到严重的伤害，这样的例子也是非常多的。新型桥梁在结构设计过程中的基本原则是钢混结构，其具备非常明显的性能优势。主要是因为钢混结构的承载能力优于其他结构形式，同时还具备较强的抗剪能力和延性，在桥梁设计中非常的普遍。

4 结语

随着人们对于地震认识度逐渐提高，通过研究之后可以采用不同的结构形式来提升桥梁的各方面性能，保证其具备较强的抗震性能，提高桥梁的安全性。只有深入的了解了地震发生的特点和对于桥梁的破坏能力，在设计中加入一些比较先进的抗震性能措施，才可以大大提升桥梁的抗震性能。

[1] 刘 阳.公路桥梁结构抗震设计要点分析[J].交通建设与管理，2015(Z2)：51-53.

[2] 张美娜,金旭昌.基于性能的桥梁结构抗震设计研究进展[J].辽宁省交通高等专科学校学报，2012(3)：12.

[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(4)：106-107.

Analysisofseismicdesignofhighwaybridgestructure

DuHuiping

(ShanxiHengRoadTrafficSurveyandDesignConsultingCo.,Ltd,Taiyuan030031,China)

Seismic design of highway bridge engineering in the relatively large influence on the quality of the bridge project, is also a very important content, directly affect the highway bridge can be used normally, are obvious to influence the service life of the. In this paper, the main points of seismic design for highway bridges are analyzed and studied.

highway bridge, structural design, seismic design, key points

1009-6825(2017)29-0164-02

2017-08-06

杜慧平(1980- ),女,工程师

U442.55

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