浅谈公路桥梁抗震设计若干细则要点

(重庆交通大学土木工程学院 重庆 400041)

随着中国经济的腾飞，我国交通运输也发展迅速，桥梁作为交通运输线路中的重中之重，其地位和作用不言而喻。一座优秀的桥梁不仅能满足使用荷载，也能应对突发状况所带来的额外荷载。传统桥梁设计已经不仅仅停留在静力荷载设计层面上了，因为桥梁的使用状况是复杂的，除了传统的动力荷载外，还有偶然荷载的发生，其中地震荷载就是偶然荷载的典型代表。目前地震作用的计算依然是不能完全精确的，因为地震作用的大小计算需要考虑的层面多，就目前阶段只能用一个近似值进行代替计算，还需要更为精确可靠的方法来进行地震荷载计算。对于桥梁抗震这一领域，大多数国家还处于空白状态，只有少部分国家投入了深入研究，但是成果还远远不足以应对实际的抗震预期效果。桥梁是交通运输线路中不可或缺的一部分，并且造价昂贵，每一次地震造成的桥梁坍塌都对国民经济造成了巨大损失，桥梁抗震研究工作刻不容缓，如果能在这一方面取得突破，对日后桥梁设计工作将是最大的助益。

一、国内外桥梁抗震研究现状

(一)国内研究现状

我国是桥梁建造大国，并且也是桥梁使用大国，在线路中现存的桥梁数量来看，我国桥梁的总长居于世界首位，在传统桥梁的建造工艺也是居于世界领先水平。但是在桥梁抗震设计这一领域我国的工艺和技术明显还有所欠缺，急需弥补这一空白。我国处于环太平洋和欧亚地震带中，处于地震频发区，这对我们交通线路中的桥梁来说是一个重大的威胁，它随时威胁着我们的交通生命线，为此我国相关工作人员也引起了重视并进行了相关研究。我国最初对桥梁抗震这一领域并没有引起足够重视，但经历了唐山大地震后，国家开始重视了桥梁的抗震性能，更是在汶川大地震之后痛定思痛，把桥梁抗震性能放到了重要位置。我国桥梁抗震规范也单独列出，并不断完善，但是具体抗震细则还是十分模糊不清，相比建筑抗震规范还不够详细，具体的抗震施工工艺，尺寸技术要求等还没有给出详细的规定，这让桥梁设计人员在桥梁抗震设计时不好制定标准，让可操作性大大降低。

(二)国外研究现状

国外在桥梁抗震这一方面最初也是不重视，但是经过多次地震后造成的桥梁破坏中看到了桥梁抗震设计的重要性，从而开始了桥梁抗震性能研究。国外在抗震规范中对抗震细则方面规定十分详细，对抗震设计进行了详细划分，具体到了不同桥梁部位的抗震设计。国外专家学者在这一方面也提出了许多开创性的理论。对地震作用的分析也是给出了许多宝贵的意见。对地震分析更是提出了静力法、反应谱法等基础理论，为后人的桥梁抗震研究提供了扎实的理论基础。

二、桥梁抗震设计的现实意义

在救援中速度就是一切，时间就是一切，如何和时间赛跑，最重要的就是交通线路，交通线路如果能够通畅，那么救援就能及时赶到，救援物资就能及时送到灾区。在汶川地震发生后我们可以看到由于线路的不同，救援官兵只能徒步赶往灾区，这对救援速度造成了极大阻碍，为了避免这种情况的发生，作为交通线路的咽喉，桥梁是不容许出现差错的。

三、桥梁抗震措施

(一)桥梁抗震挡块

桥梁抗震挡块是桥梁中限制桥横向位移的重要部分，我国对桥梁抗震挡块一直只是作为一种抗震构造来认识的，但是在国外，抗震挡块已经作为了一个重要的抗震结构来进行规定。挡块一般分为内挡块和外挡块，内外挡块厚度不同，内部挡块较薄，外部挡块较厚，在地震发生时梁体发生横向位移与挡块发生碰撞，内部挡块发生破坏，消耗一部分能量，外部挡块作为最后的保障防止发生落梁[1-2]。国外对挡块研究已经细致到了对挡块具体受力分析层面。通过具体计算公式计算出挡块的受力大小来进行挡块钢筋混凝土的配比。

(二)桥梁减震和隔震

地震作用是通过地震波的形式在地层中传播然后由地基土传递给桥梁结构的，如果我们能够减少或者阻隔地震作用传递给桥梁结构，那么桥梁的抗震性能将会大大提高。目前我们采用增加阻尼器增大阻尼效应，尽可能地降低地震作用的不利影响。由于橡胶支座的发明，也为减震技术提供了新的方法，我们设置高阻尼的橡胶支座来实现抗震性能的提高，橡胶可以通过剪切变形实现平面的位移，还能够通过不均匀压缩实现转角位移，这些性能都是钢筋混凝土支座所不具备的。

(三)抗震加固技术

由于历史原因和技术原因，许多已经修建好了的桥梁在设计的时候并没有考虑到抗震性能，或者在桥梁选址的时候没有掌握到处于地震区，但是桥梁已经修建好，想要进行后续的抗震性能弥补，又或者桥梁遭受了地震作用需要提高桥梁的抗震性能，这时候就需要桥梁抗震的加固。桥梁抗震加固技术可以采用高强度预应力钢绞线，或者给墩柱加套筒的方式来提高桥梁的抗震性能。

四、桥梁抗震设计一般原则

(一)国内抗震规范缺陷

一座桥梁的抗震设计一般原则如果按规范中的描述。那么可操作性和指导性都显得过于笼统，并且规范中针对的多是中小跨径的桥梁，对大跨径进的桥梁抗震规范不够，然而当今桥梁的发展趋势就是大跨，如果不能在这一方面进行完善，那将赶不上桥梁发展的趋势。

(二)桥梁抗震建议

国内一批学者专家提倡要分级设防，在可以控制的范围内进行设计，尽量把地震可以破坏的位置设置在可以看见的地方，避免设计在看不见的地方，并且设计的薄弱部位的修理更换要方便。国内一批学者所提倡的保险丝式的设计，通过牺牲小部件来保护桥梁大结构的安全，这种设计理念是可操作的。在地震发生后，破坏部位最多的就是支座部位，就算不发生地震作用，支座的使用寿命也不长，所以将支座设计成牺牲部件是可行的，在地震发生时通过支座的破坏让上部结构和墩台发生不光滑的相对运动，不仅可以消耗一部分的地震能量，还能防止落梁的发生。

五、结语

我国桥梁建设技术在世界上处于领先地位，但是桥梁抗震方面一直是我们桥梁工程的薄弱环节，在重要的抗震施工技术方面和有关桥梁部位的尺寸规定上还没有给出具体参数，这使得桥梁的抗震设计工作有一定难度。在目前地震频发的状况下，对桥梁的抗震设计研究有着巨大的意义。当然我们专家学者在这一方面也取得了一定成果，但是同国外先进水平来说还有较大的发展空间。未来的桥梁抗震设计将是评估桥梁性能优劣的重要指标。