市政桥梁设计中的抗震设计

2019-01-31魏汝海中邦山水规划设计有限公司吉林长春130062

中国房地产业 2019年21期

文/魏汝海中邦山水规划设计有限公司吉林长春 130062

随着现代建筑业的发展，尤其是建筑科技水平的提高，对市政桥梁工程建设的安全提出了全新要求。换句话说，只有确保市政桥梁工程的高质量性，才能有效应对极端自然灾害，如地震、泥石流、洪水等。而为了实现这一目标，首当其冲的就是要做好桥梁工程的抗震设计。但就现状来讲，当前市政桥梁的抗震设计所采用的方法，基本是围绕提高结构强度和变形能力展开的，技术水平较低、工程成本较大，却又无法满足抗震安全的需求。因此，设计人员必须要加强桥梁科技的创新应用，通过合理科学的抗震设计，增强桥梁结构的抗震性能，在提高抗震能力的同时，有效降低工程建设成本。

1、市政桥梁震害分析

第一，针对梁式桥而言，由于下部结构墩台盖梁宽度或挡块强度不足，地震波产生时，在上部结构梁端支座位置容易造成横向相邻梁体相互碰撞，进而导致上部结构落梁，引发桥梁主体结构破坏；针对拱式桥而言，地震波作用下，拱桥结构容易造成拱角与拱顶附近出现裂缝，更有甚者产生变形破坏。第二，在发生地震之后，桥梁地基土会产生液化反应，严重破坏桥梁基础。与此同时，桥墩基础也会产生位移，进而对桥梁结构的整体稳定性能造成严重影响，明显加大了主梁落梁、墩台坍塌的概率。第三，在桥梁抗震设计中，对支座的抗震性能重视程度不高。由于支座抗震性能比较低，一旦遭遇地震，就会产生大面积的位移与变形情况，进而对上部结构的稳定性造成影响，并会破坏桥梁的其他部位。第四，倘若桥梁下部结构缺少一定抗震性能，一旦发生地震，桥梁下部墩柱极易产生弯剪变形，而此变形难以修复，进而严重影响整个桥梁的结构安全。

2、市政桥梁抗震设计

2.1 科学计算地震力

市政桥梁的设计过程中，地震力的计算也是一项极其重要的工作，并且我国在这方面所进行的工作还远远达不到实际建设的需求。因此，在之后的市政桥梁设计过程中，应当做到科学计算桥梁地震力。桥梁的地震力受许多因素的影响，比如结构尺寸、地质条件、施工技术、施工材料等。这些因素对于桥梁地震力的影响大小是各不相同的，在实际计算过程中，应当尽可能将每一个因素所能够影响的地震力大小明确地计算出来，从而得到一个较为准确的地震力结果，以保证桥梁抗震安全。除此之外，市政桥梁的地震力计算还应当根据当地地震影响来进行，以该地区的地震烈度情况为准。在地壳比较活跃的地方，地震烈度就大，抗震设防标准就高；而在那些地壳运动幅度小的地区，地震烈度就小，抗震设防标准就低。只有这样，在进行抗震设计的时候才能够游刃有余。

2.2 抗震分析方法

目前，在市政桥梁抗震设计中，选择合理的抗震分析方法无疑是重中之重，而时程分析法和反应谱法是最为常用的两种设计方法。在桥梁抗震设计中，设计人员要结合桥梁的性质灵活选用上述两种方法，通过具体的计算公式来明确具体数值，以确保抗震设计的合理性与科学性。但需要指出的是，针对那些施工环境复杂或不规则桥梁，设计人员必须要考虑整个桥梁结构的周期，采取时程分析法进行抗震分析，同时构建动态化监管机制，利用科学算法明确抗震结构的弹性范围，以确保其运行处于最佳弹性状态，进而全面增强桥梁结构的整体稳固性与安全性。相比于时程分析法，弹性反应谱法具有更广泛的应用范围，同时其操作简便、计算简单、规范性强，因此，设计人员也要全面掌握这种设计方法。

2.3 抗震装置设计

在市政桥梁结构中，采用抗震装置是顺利实现抗震功能的关键，抗震装置也是使抗震设计稳定性得到保障的关键。设计人员在桥梁抗震设计中，要以桥梁所需要达到的抗震要求为基础，选择合适的抗震装置。在整个抗震系统中，抗震装置的振幅将直接影响整个系统的抗震效用，进而影响到整个桥梁结构的抗震能力，这就要求设计人员必须明确抗震装置的最大振幅，并以此为依据制定相应的设计方案。各种抗震装置具有不同的抗震效果，设计人员在设计的过程中要对此引起高度重视。在展开抗震装置设计的时候，要立足于工作实际条件和抗震要求科学地对刚度和阻尼等数据进行计算。部分大型市政桥梁还要运用弹性反应谱，如此便能让抗震装置计算变得更加容易，确保抗震装置满足桥梁抗震要求。科学、合理运用抗震装置，可以最大化控制地震中桥梁变形、结构位移的可能性。当前，城市建设得到了显著发展，对市政桥梁隔离装置的要求越来越严格，不断加大了设计研发投入。所研发的抗震装置要和桥梁的各项基本性能相适应，这样便能确保发生地震后，抗震装置的作用可以最大限度地发挥出来，有效降低桥梁破坏的潜在风险。

2.4 抗震加固技术

我国大多数市政桥梁属于钢筋混凝土或预应力混凝土结构，不仅地质与自然条件会对其造成影响，各种固定荷载与偶然荷载也会对其产生一定影响，一般其使用年限通常为数十年，容易导致功能退化、承载力降低，进而很难满足抗震要求与规定，在一定程度上，削弱了其抗震能力。倘若对其大规模拆除重建，会明显增加经济成本与社会成本投入。为了能够高效规避上述风险，针对这种情况，在开展桥梁抗震加固设计工作的过程中，应当对各方面因素进行认真分析，并为相关加固工作的顺利开展预留出一定空间。现阶段，所运用的加固方法比较多，例如：加大截面面积、粘贴钢板、改变结构体系等。当前，随着我国社会和经济突飞猛进的发展与进步，科学技术处于持续创新阶段之中，在诸多桥梁抗震加固技术中，基于纤维增强材料抗震加固技术具有非常广泛的应用范围。究其原因，纤维增强材料属于新型材料内容范畴，虽然自身重量比较轻，但是具备较高强度，可以有效提高桥梁结构强度。伴随着施工条件的不断成熟，可以对其开展深入推广工作，不断扩大其应用范围。