大跨度桥梁抗震设计研究

2018-04-26许伟龙

中国新技术新产品 2018年7期

许伟龙

摘要：在当前我国交通事业迅速发展的前提下，大跨度桥梁建设规模不断扩大，对桥梁的安全性和稳定性提出了更高的要求和标准。但是在大跨度桥梁抗震设计过程中，由于其具有复杂性的特点，不仅需要进行严谨的计算，而且要结合实际情况，分析桥梁的力学特征，从而保证桥梁的质量。因此，本文针对大跨度桥梁的特点，就如何做好大跨度桥梁抗震设计进行论述，然后提出合理化建议。

关键词：大跨度；桥梁；抗震设计

中图分类号：U441 文獻标志码：A

在进行大跨度桥梁设计过程中，需要针对实际情况，充分考虑当地水文地质条件，分析历史地震资料，从而提升大跨度桥梁设计的安全系数，保证桥梁的安全性和稳定性，创造更多的经济效益和社会效益。同时大跨度桥梁抗震设计过程比较复杂，就目前而言，国内外很多桥梁都属于中等跨桥梁的设计规范内，根据我国的行业规范，在地震烈度7级别以上，需要做好抗震设计，从而满足国家标准和要求。因此，本文针对实际情况针对大跨度桥梁设计展开论述。

1 桥梁抗震概念设计

根据大量的地震灾害经验，在进行结构抗震设计过程中，可以采用概念设计的理念，发挥其重要的指导作用。但是由于地震震动具有很强的复杂性和不确定性，并且计算模型与实际地震存在很大的差异。由此可知，在进行桥梁抗震设计过程中，设计人员不能完全依靠计算，还要认真分析桥梁的抗震性能，结合桥梁建设的性质和特点，建立完善的抗震结构体系，选择科学合理的桥墩形式、过渡孔连接方式，保证桥梁的设计质量。

因此，设计人员要根据实际场地条件，选择最佳的结构体系，估算动力特性和地震反应，重点分析抗震薄弱位置，提升抗震的安全性。另外，设计人员要针对综合评定的结果，判定抗震结构的优点和缺点。

2 大跨度桥梁抗震设计

为了保证大跨度桥梁设计质量，需要结合实际情况，选择最佳的场地，满足实际建设施工的要求。根据对历史地震调查发现，在不同地质条件下的建筑场地上，建筑物受到的破坏程度不同。在通常情况，地震对建筑结构破坏的方式主要包括地基失效和场地震动等，其中地基失效主要是在地震作用下，影响到场地的稳定性，为了降低破坏性，需要通过选择合理的场地和做好地基处理，在场地和地基遭到破坏以后，就会产生滑坡和坍塌事故，导致严重的人员伤亡和财产损失。地震作用就是在强烈地面运动的前提下，导致产生破坏作用。因此，为了减少地震破坏作用，需要做好抗震设计和减震设计，明确地震参数，选择最佳的地段和位置，最大限度地避开结构抗震不利的地段，保证结构的稳定性。

随着能力保护设计思想的应用，得到了广大设计者的欢迎。在这种理念下，设计人员需要根据实际情况，明确桥梁强度级配，保证在产生地震破坏的影响下，提高可控制性，需要选择最佳的塑性铰位置，然后重点分析延性能力，避免桥梁出现脆性破坏问题。

2.1 常规设计方法与能力设计方法

能力保护设计原则的基本思想在于，在实际设计过程中，使结构体系中的延性构件和能力保护构件形成强度等级差异，确保结构构件不发生脆性的破坏模式，见表1。

在能力设计方法抗震理念下，可以保证设计人员根据结构屈服的状态进行科学合理的设置，提升结构的韧性，保证结构的稳定性，降低不确定因素的影响。

2.2 潜在塑性铰位置的选择

在进行墩柱塑性铰区域沿顺桥向和横桥向的斜截面抗剪强度设计过程中，需要按照以下公式进行验算：

在进行大跨度桥梁施工过程中，纵向钢筋的含量太高，对工程施工会产生不利影响，另外，纵向钢筋含量过高还会影响墩柱的延性，所以纵向钢筋的含量应有上限。根据Caltrans规范，纵筋之间的最大间距不得超过20cm。

横向箍筋有延性桥墩中起到以下几方面的作用：约束塑性铰区混凝土；提供抗剪能力；防止纵向钢筋压屈。因此，各国规范对延性桥墩中横向箍筋的有关规定也是最多的。

2.4 B 类、C 类桥梁墩柱的变形验算

在E2 地震作用下，一般情况应验算潜在塑性铰区域沿顺桥向和横桥向的塑性转动能力，但对于规则桥梁，可验算桥墩墩顶的位移；对于高宽比小于2.5 的矮墩，可不验算桥墩的变形，但应验算强度。应按下式验算桥墩潜在塑性铰区域沿顺桥向和横桥向的塑性转动能力：θp≤θu。

θp—在E2 地震作用下，潜在塑性铰区域的塑性转角；

θu—塑性铰区域的最大容许转角。