桥梁抗震与抗风设计的方法探讨

(重庆交通大学土木工程学院　重庆　400041)

一、引言

近些年来，随着中国交通事业的高速发展，桥梁建设的数目日益增加，对于我们来说无疑是件值得高兴的事。但由于对桥梁抗震和抗风设计理念和设计方法的实际掌握缺乏专业的研究，以至于桥梁受到破坏时不能及时提供有效的解决方法。注重对桥梁抗震和抗风的深入研究，能够弥补我国桥梁抗震抗风问题的缺失，完善我国桥梁事业的发展，促进桥梁建筑体系更完整，更高效的运营下去。从而优化我国交通基础设施的健康发展。[1]

二、桥梁抗震抗风设计的发展现状

近些年来随着桥梁事业的发展，与此同时自然灾害发生的次数也大大增加，给桥梁的发展带来了很多的威胁，给中国经济的健康发展和人们的生存带来了很大的风险。注重桥梁的抗震和抗风的方法和理论研究对桥梁的发展显得日益重要，为我国的经济建设提供可靠地保障，更加为我国桥梁事业的发展提供了强有力地后盾支持。[2-4]

(一)桥梁抗震的概念理解

所谓的桥梁抗震，就是在地质灾害频发的地段，运用先进的技术手段和地震预防理念对桥梁进行合理的设计和建设，使之受到最小的破坏。在实际的工程工作中，桥梁设计专家根据上百年来总结的施工经验和技术方法对桥梁设计和建设加以更为深层次的研究和总结，成功的将抗震的理念植入到桥梁设计建筑中来，最大限度的发挥桥梁各个部件的中，提高了桥梁的建设质量，提供了面对自然灾害时所需要的技术支撑，从而促进中国桥梁事业的稳步发展。

(二)桥梁抗震的现状[4-7]

目前，国内外出现的桥梁抗震的方法有两种：第一就是减震，就是在桥梁的设计过程中，通过增加一些先进的技术从而达到减震的效果。比如说，在桥梁的设计和施工中，通过增加橡胶支座来增大地震时桥梁变形所需要的支座处的位移，从而达到了抗震的效果，降低了桥梁在地震中受到的破坏。第二就是延展性，说到延展性，我们自然而言的就想到了这是钢筋所具有的性质，通过在桥梁的特殊部位增加钢筋，从而减小了地震破坏时的影响，从而保护了桥梁。

(三)桥梁抗风的概念理解

所谓的桥梁抗风，就是指在桥梁的设计和建设中通过综合考虑在大风情况下，桥梁所能发生的各种破坏，使桥梁的结构发生失稳等问题所采取的另一种技术手段。提高桥梁的抗风性也是考虑桥梁稳定性的一项重要指标。

(四)桥梁抗风的现状[7-10]

在桥梁的建设中，除了桥梁的抗震影响剩下的就要是桥梁的抗风作用了，由于当风力过大时，就会造成行驶中的汽车和桥梁产生倾斜，从而失去平衡。虽然说这种倾斜我们是无法用肉眼观察的，但是对于车辆和桥梁来说危害是相当大的。随着我国桥梁数目的不断增加，桥梁的跨径也随之增大，桥梁设计师和建设单位慢慢考虑的考虑桥梁的颤振性这一个重要的因素，从而避免了桥梁在大风的作用等自然状况下产生了比较大的横向的位移，从而加大了桥梁的抗风的能力，促进了桥梁体系的完善，提升了桥梁的防风和抗压能力。

三、桥梁抗震抗风设计方法

(一)桥梁的抗震设计

根据我国的桥梁主要遭受的破坏是由于地震引起的情况来看，大多数是由于地震造成的，地震造成地面的不均匀的塌陷，从而对桥梁的结构造成了实质性的破坏，或者是由于桥梁结构在地震中所受的压力远远大于其承载能力，从而造成了桥梁的断面破坏。虽然这是我们所不能控制的，但是我们在自然灾害面前显得无能为力，我们可以用先进的技术手段来弥补先天的不足，可以通过转变桥梁的建设方式，运用先进的设备和技术提升桥梁的质量，从而保障桥梁的稳定性，把地震危害降到最低。在这种情况下注重运用弹力调节来提高桥梁的抗震能力是十分有必要的。首先我们应该保证桥梁的建设应该避免建设在地震多发的地段，其次研究人员通过长期对桥梁弹性理论的研究发现，对于桥梁的特定的部位充分挖掘其弹性性能对抗震来说有很大的意义。例如，研究人员在具体的桥梁抗震设计中采用了减隔震这种先进的技术，这种技术具有简便、经济与先进的特点。通过这种先进技术的应用，在桥梁中安装了减震构建与装置，从而能够更好的在地质发生的时候，通过产生阻尼的方式来消耗地震灾害传入桥梁中的能量，从而减少了桥梁在地震的作用下产生的相当大的破坏作用。在这种设计中，滞回阻尼装置发挥了至关重要的作用，减少了能量的消耗，从而保护了桥梁。

(二)桥梁抗震设计的主要原则

在我国建设桥梁建设的历史中，我们会总结出很多桥梁抗震的经验。桥梁的抗震能力逐步提高，应该和桥梁建筑结构的实际情况相结合，从而增强桥梁的抗震能力。在桥梁的设计建设中，我们应该因地制宜，多从实际情况出发，选择切实可行的抗震形式，严谨避免多种抗震形式的叠加应用，从而造成材料的浪费和抗震效果的降低，其次应该充分考虑桥梁在地震破坏后能够修复的价值，提高桥梁的抗震能力。

(三)桥梁的抗风设计[11-13]

大风的袭击也是造成当前桥梁建设结构破坏的常见的形式之一，其中颤振是造成桥梁的桥面破坏的主要的因素。其次还有驰振、抖振、涡振和拉索风振等几种形态。其中颤振会对桥梁的主梁造成破坏，驰振主要影响的是桥梁拉索，抖振影响的是桥梁的可靠性，涡振和拉索风振主要影响的是桥梁的桥塔。只有真正掌握了桥梁的破坏形式，才能有效的解决桥梁由于风力过大造成的破坏问题。在桥梁的设计和建设中应当注重对桥面所面对的风向进行仔细的考虑，在桥梁设计中，加强对桥梁的护栏设计和桥塔的合理设计对抗风也是很重要的，让桥塔通过多种形式的转变，对所受的大风产生抗风和减小风力的作用，从而稳固了桥梁的主体结构，保证桥梁的稳定性，从而避免了桥梁的横向位移和减少了桥面坍塌的危险。在设计的过程中，把塔索和桥面所形成的形状设计成三角形，运用了三角形具有稳定性的原理，从而加强了桥梁的稳定性，提高了桥梁的抗风能力。

(四)桥梁抗风设计的主要原则

对于桥梁的抗风能力，首先我们应该注重桥梁建筑结构的安全性，保证桥梁的质量，增强桥梁的整体性，在设计和建设中，一方面我们要满足桥梁的美观性，桥梁的建设要与周围的环境相适应并且同时满足桥梁本身的实用性；另一方面同时也是我们最容易忽视的地方就是加强对已经建成的桥梁进行维修和加固，提高桥梁的抗风能力，增强桥梁的整体性和稳定性。

四、桥梁抗震抗风设计技术的发展趋势

(一)桥梁抗震技术的发展趋势[13-17]

在以往的桥梁的设计中，设计人员最关心的问题就是桥梁的承载能力以及桥梁的承载强度。一般情况下，只要满足了以上两个要求就可以提高桥梁的抗震能力；但是在另一个方面考虑，桥梁的强度是提高了，但是并不意味着桥梁的抗震性能的提高。所以在桥梁的抗震设计上还需要考虑桥梁的位移延性、减震耗能的设计以及桥梁具体结构细节的设计。所以在未来的发展中要不断提高这三方面的要求，对于减震耗能这一方面，有关的设计人员应该在节省建筑材料的同时，也要保证桥梁的减震抗震性能，降低能耗。对于结构细节，在未来的设计中，要不断满足桥梁设计的精度要求，充分和国内外先进技术进行接轨，提供更加详细的满足建筑设计和定量的详细设计标准。

(二)桥梁抗风技术的发展趋势

在未来桥梁的抗风设计中，充分考虑桥位所在的区域可能出现的最大风力，避免桥梁在风力影响下产生自激发散震动。对于柔性大跨度桥梁，我们应该增加桥梁的刚度来满足抗风要求。增加结构的质量，同时也要降低桥梁结构固有的频率。随着未来我国桥梁数目和形式的不断增加，这就对桥梁的抗风设计产生了很大的要求。这就要求桥梁的设计人员不断创新，不断探索适合桥梁的抗风的新技术，才能够使用未来桥梁建筑设计的更高要求。

五、结论

通过对桥梁抗震设计方法和桥梁的抗风设计理论的研究，能够为为我国桥梁建筑设计通过强有力的理论支撑。桥梁作为我国交通事业发展的重要组成部分，加强桥梁抗震抗风设计的能力，有利于促进我国建筑事业的积极健康发展，完善桥梁设计的不足，从而提升了桥梁的建筑质量，为促进我国交通运输事业和基础设施建设提供了强有力的理论指导。[17-20]