深入阐述提高公路桥梁结构抗震性设计方法

叶福远 陈伟

摘要：文章结合实际，提出影响公路桥梁结构危害的因素包含支座破坏、上部结构地震破坏、下部结构破坏等因素，同时对公路桥梁结构抗震设计的原则进行总结，最后提出几种常见的公路桥梁结构抗震性能方法，实践可知，在公路桥梁结构抗震设计时，针对不同类型的结构危害，可以选择针对性的抗震设计方法。

关键词：公路桥梁；结构抗震；设计方法

如何才能提高公路桥梁的抗震性能，是近年来技术人员研究的重点，提高抗震性可以防止桥梁在地质中受到损坏，保障交通运行更加的安全。

1.地震对公路桥梁结构产生的危害

1.1支座破坏

桥梁结构的上部主梁与支座连接起来，一旦遇到地震，如果其防震措施不合理，则会导致整体结构发生变形和移位的现象，当变形达到了支座上限之后，锚固螺栓将直接发生断裂，从而使得支座遭到整体损坏。

1.2上部结构地震破坏

地震发生时，如果主梁等关键结构部分因为地震的作用而存在晃动，当其与相邻部件撞击时，则会导致发生损坏。此外，如果变形过大，则会导致结构整体发生位移及损伤，进而致使主梁出现坠落的隐患。

1.3下部结构破坏

该损坏的部分为桥台与桥墩结构部分。桥台和基础在地震的影响之下会产生一定的位移，从而导致整个结构部分出现开裂、倾斜等现象，还有可能在薄弱的位置上断裂。地基土在受到地震的影响之后，则会发生有液化问题，从而导致其承载性能难以满足实际需要，也会使得地基结构出现滑移与沉降的现象，地基会受到严重的损坏。在桥梁结构设计中，地基是主要的受力结构部分，如果基础遭到损坏，则会导致上部结构无法支撑，落梁问题随之产生。

2.抗震设计原则

2.1体系的整体性和规则性

桥梁整体性需要符合抗震性能的需要，其上部結构是连续结构形式。整体性结构的设计方案是能够避免因为某一部分存在地震的影响，而导致存在直接下落的情况，从而满足正常使用的需要。无论是平面与立面结构中尺寸、质量、刚度等应该达到均匀性与整体性。

2.2提高结构和构件的强度和延性

桥梁结构出现地震的损坏主要是由于结构在振动作用之下导致的，因此桥梁结构设计需要达到降低地下传动能量的要求，确保桥梁结构符合强度与延性的需要。刚度性能主要是为了可以避免整体结构发生变形，从而使得桥梁可以在长期使用中还保持着较高的性能。地震发生之后，振动并不是单一方向的，而是反复运动的，在结构设计中应该考虑到该反复运用所产生的影响，要考虑到其会造成的强度与刚度的损害问题。只是一味的提升强度指标而忽视延性也是无法满足交通运行需要。

2.3能力设计原则

在传统桥梁设计方案中，最佳设计方案是确保所有的结构部分强度是一致的，也就是说整体的结构部分，都不存在任何的薄弱环节。但是由于结构中的所有构件并不存在同样重要的影响，也就无法确保其安全性全部相同，尤其是抗震结构部分。能力设计的思想就是要结合桥梁运行的实际情况，深入了解其结构安全性指标，要根据不同结构的需要确定构件强度。

2.4多道抗震防线

应力图使得桥梁中存在有多道抗震侧向力体系，在发生了巨大的地震之后，如果一道抗震防线失效之后还有第二道放线可以起到应用的支撑作用。因此，在实施桥梁设计的过程中，必须要设计多道抗震防线。

3.提高结构抗震性能的方法

3.1隔震支座法

这种方法是当前桥梁抗震结构设计中应用比较广泛的方法，其可以大大提升整体结构的柔性与阻尼，从而避免地震对于桥梁产生较大的影响。在施工中的具体方法是利用减、隔震支座，将桥梁结构中的墩与台结构有效的连接起来，并且使用新型的施工材料提升其阻尼与柔性。这种方法是在大量的经验基础上发现的，并且有很多成功的案例，可以在较大范围内推广使用。这种连接方法可以有效的降低地震产生之后给墩、台所造成的水平作用力，进而能够避免地震过多的对桥梁产生影响，使得整个结构部分可以抵抗更大的地震影响。

3.2采用桥梁延性控制方法

桥梁的延性也是抵抗地震作用的关键技术参数。延性主要体现在结构或者材料在强度不会明显下降的前提之下，所具有的非弹性变形能力。桥梁的延性一般都是利用构造结构截面曲率延性系数进行计算确定。在允许存在有塑性铰过程中，由于桥墩也具有延性，还应该采取有效的措施提升该指标，一旦受到地震的影响，这些部分就会由于存在该性能而发生弹塑性变形现象，从而可以有效的推延结构周期，还能够承载部分地震作用力。采取措施提升延性指标可以在合理范围内分解地震力，这是目前应用比较广泛的一种抗震设计方法。

延性抗震设计时，需要按照弹性指标确定塑性变形程度，从而能够大大提升结构的抗震性能，避免地震给桥梁产生的不利影响。桥梁抗震设计中，要综合分析影响系数所造成的塑性变形问题，从而可以全面提升抗震综合性能，满足运行安全性的需要。

3.3合理使用隔震支座和阻尼器

隔震支座的主要作用是提高桥梁的抗震性能，并且可以通过增强地震阻尼的方式来使其更好的抵抗地震的影响，根据设计方案的要求，可以选择应用该两种方法，大幅提升桥梁的抗震性能。合理应用隔震支座与阻尼器，可以使得其存在的弹塑变形抵消地震能量，从而避免地震造成大面积的损坏。

3.4引进新型桥梁的抗震设计方法

在传统的抗震设计方案中，很多都是通过增加尺寸、加强复杂的结构，而提升其强度与延性指标，从而可以有效的防止在地震发生之后给桥梁造成巨大的影响，也就是桥梁自身具备较强的抵抗能力，其比地震的作用力更强，这样就不会受到地震影响而破坏。但是应用这种方法，并不能准确的确定抗震能力，因为地震通常是无法准确预测的。如果两种未知的情况在共同的影响之下，往往会出现相反的效果，也就是桥梁的损坏程度比较大，这样的例子也是不胜枚举的。新型桥梁结构设计基本都采用的是钢混结构，其性能比较优越，可以满足大部分的使用条件。

4.桥梁抗震设计注意事项

（1）桥梁轴线尽可能的设计成为直线的形式，如果是曲线形式，则会导致在地震作用之下呈现出复杂的受力特点，不利于抗震性能的提升。（2）尽量减少伸缩缝的数量，确保桥面连续性。（3）基础结构尽量的设置在岩石等硬体结构上，如果是软土地基则会在地震作用下发生偏移，并且出现塌陷、沉降等现象。（4）各个方向桥墩刚度最好是一致的，如果刚度相差较大，则地震发生时整体结构容易严重损坏。（5）塑性铰进行的布置在墩柱结构上，这样可以有效的进行修复处理，尽量不要设置在主梁、盖梁或者水下位置上。（6）设计多到地震防线，尽量的的选择使用超静定的结构形式。（7）避免存在脆性与失稳的情况，提升延性指标。

5.结束语

近年来，我国很多桥梁都受到了地震的严重影响，人们对于地震认识度有了较大的提升，可以在设计中采用更好的结构形式来提升性能，确保其可以抵抗地震力的影响，更加具有安全性。但是应该掌握地震发生特点以及损坏能力，结合实际情况选择合适的抗震设计方案，大大提升抗震综合性，满足交通运行的需要。

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