桥梁抗震设计的探析

龙臻

摘 要：近年来，我国社会经济快速发展，桥梁工程的建设速度也不断加快。桥梁的抗震设计也成为一个重要的话题，尤其是处于地震带的区域，更要在桥梁工程的设计时考虑好抗震设计，确保桥梁在使用过程中的安全性与可靠性，满足我国社会经济的发展需求。为此，对桥梁抗震设计的探析具有重要意义。

关键词：桥梁工程;抗震设计;荷载;关键点

引言

桥梁通常是作为轨道的核心控制项目而建的，一旦损坏或塌陷为轨道的核心节点，就会直接麻痹线路所在的线路，其重要性不言而喻。如何使桥梁正常履行其工程职能，特别是其承受极端条件的能力，是桥梁设计者应考虑的最重要问题。地震是常见的自然灾害之一，对工程师来说也是不利条件。地震是突然发生的，其特征是强大的破坏力和广泛的破坏面积。没有目标设计，桥梁将无法承受灾难的破坏，并可能失去其使用能力。1976年唐山地震造成的破坏震惊了世界，并给桥梁研究人员提出了新的问题。在国家的大力支持下，中国的桥梁地震研究已经取得了数十年的丰硕成果，与国外基本处于同一水平线上。

1桥梁抗震设计原则

桥梁的设计应使其能够以足够的结构安全抵抗地震期间产生的地震力。为实现这一目标，应考虑一些基本原则。为了提高整个桥梁体系的延性，应保证以地震作用为主的整个结构构件的动强度和延性。虽然自1990年以来，钢筋混凝土桥墩已采用动强度和延性校核方法，但在钢桥墩和基础等其他结构构件中尚未应用。地震安全性应通过考虑结构构件非线性行为的动态响应分析进行验证。在高架连续梁桥的设计中，宜采用隔震设计，将上部结构的侧向力分配给下部结构。重点是提高耗能能力和将桥面侧向力分配给下部结构。钢筋混凝土桥墩应设置足够的拉筋以保证延性，主筋不得在中高处终止。钢桥墩中应填充混凝土，以确保动态强度和延性。按现行规范设计的钢桥墩在腹板和翼板处产生局部屈曲，尽管它们由纵向加劲肋和横隔梁加固。这往往会导致峰值强度后横向承载力突然下降，因此预计耗能较少。这随后会降低钢桥墩在垂直方向上的承载力。由于目前正处于技术开发阶段，以避免此类行为，因此决定暂时使用填充混凝土的钢桥墩进行重建和修复。基础的设计应使其具有足够的动态强度和侧向力的变形能力。基础的动强度和变形能力应大于桥墩的抗弯强度和延性，以防止基础损坏。建议进一步使用橡胶支座，因为橡胶支座能吸收产生的相对位移。在上部结构和下部结构之间。在设计支座时，应考虑从上部结构到下部结构的力传递的正确机制。防止上部结构与下部结构脱节的装置的设计应能避免甲板脱节。注意散热，提高强度和变形能力。在可能引起与土壤液化相关的侧向扩展的场地，设计时应考虑其影响。由于评估横向扩展土壤中土压力的技术信息有限，因此必须认识到存在此类证据，并应采取任何可能的措施。当指南规范用于所有新建桥梁的抗震设计和现有桥梁的抗震加固时，实际设计工程师可能不太容易遵循新的指南规范。指南规范的所有项目适用于极其重要道路上的桥梁，而一些防止结构部件脆性破坏的项目适用于重要道路上的桥梁。如重要道路桥梁采用门申设计、拉结筋、纵筋端接、支座型式、防脱座装置、土液化对策等，其余如设计力、钢桥混凝土等，基础的延性检查不适用。

2桥梁抗震设计的探析

2.1延性地震系统

通过对结构破坏的观察，提出了延性抗震的概念。在实际的地震破坏中，已经观察到缺乏结构强度并不一定会对结构造成严重破坏，并且只要结构的初始强度不会因非弹性变形而劣化并且基本上保持初始强度，就不会破坏结构。既有桥梁的弹塑性消能部分可以安装在墩中，以达到地震系统的目的，并便于检查和维修墩的受损部分。典型的连续梁桥和简单的支撑梁桥是单柱墩，其消能部分位于墩底，而双柱墩则是墩顶、墩底和绑梁端。因此，墩柱和系梁被设计为柔性部件，在弹性内而不会损坏部件。通常延性地震系统适用于大比例墩和桥梁的地震设计。

2.2地震荷载

地震荷载的分析包含的内容众多，需要对所在地区的震动峰值、加速度进行确定，同样，也要对抗震设计程度进行确定。在设计期间，桥梁的抗震程度较高，一般要高出1度。在设计期间，要增加挡块，方向为横向与竖向，而且要将橡胶垫片进行加装，在提升桥梁结构延展性期间，可以对集中部位的钢筋进行适当增加。假设桥梁工程项目为7度区的高速，对桥梁的规格确定为B类，这时可以设地震的基本烈度、地震动峰值加速度、场地地震动反应谱特征周期分别为7度、0.10g、0.45s。确定出桥梁的墩高为57.5m，又由于桥墩的高度超出30m，已经不再是规则的桥梁，所以，对于桥梁的抗震性能进行分析具有重要意义。可以通过MM/TH法对抗震要求进行设计。

2.3基于性能的抗震设计

基于性能的抗震设计指的是在不同频率的地震影响下，可以保证桥梁的结构能够最大限度的预防地震带来的影响，这是桥梁抗震工作的最终目的。这一设计理念的最终目的是确保在地震发生之后，可以最大限度的保护人员和财产不受损失或者将损失控制在最小范围内。另外，地震后，确保桥梁的结构依然保持基本的使用性，这种设计方法的特点包括以下几方面。首先是改变了以整体性考量为主的设计思路，开始向量化的多重目标发展。抗震目标的设计不仅仅局限在对人民生命财产的保障上，更主要的目标和内在需求是通过有效的抗震设计，最大程度的确保在不同等级的地震活动下满足桥梁具备不同使用性能的最终目的，保证人民生命财产不受威胁。在具体的设计过程中，我们可以从以下几方面入手。首先要重视桥梁的整体性设计，防止落梁。一般情况下常规桥梁的设计要重视桥梁纵向的联系，同时增加梁宽以避免主梁出现位移的情况，另外要对墩台顶盖梁和支座的实际宽度进行分析，结合具体情况进行调整，要设置专门的挡块;其次要重视结构的规则性，防止桥体扭曲破坏，在进行整体设计时，要确保连续跨内下部墩身的主体刚度保持一致或者相对统一，确保结构对称，减小地震的影响，防止扭曲反应的扩大化;再次，要重视消能、隔振设计。位于高烈度区的桥梁应将消能装置设置在纵向位置上，还可以将结构阻尼设置在梁体或者墩台位置上形成消能机制。

2.4铅芯橡胶支座的应用

铅芯橡胶支座是由叠层橡胶支座及中间的高纯度铅芯组成的减隔震设施，最早由新西兰国家发明使用，目前过我的部分桥梁也引进并使用了铅芯橡胶支座。铅芯橡胶支座中的叠层橡胶可以提供竖向承载力和水平恢复力，铅芯是良好的减隔震材料，具有较高的初始剪切模量和理想弹塑性能，其屈服应力约为10MPa左右，可以利用其塑性性能吸收和耗散地震能量。铅芯橡胶支座具良好的屈服强度和刚度，同时具备减震和隔震的功效，能够满足桥梁的减隔震需求，在具体的桥梁设计过程中，设计人员应充分考虑有效的将铅芯橡胶支座应用于桥梁减隔震设计中，以提高桥梁工程的抗震性能。

结语

在我国社会经济发展过程中桥梁发挥着重要作用，对于一些山区而言，桥梁更是联系外界的重要途径。但是，由于我国幅员辽阔，很多区域处于地震带上，对桥梁的安全性与稳定性造成极大影响。为更好地应对地震造成的破坏，需要做好抗震设计，所以需要做好桥梁结构、支座刚硬度、桥墩长度等的设计与计算，确保抗震设计的合理性与可靠性。在设计期间需要重点关注一些注意事项，这样才能为抗震设计水平的提升提供支持，确保我国桥梁工程建設的有效进行。

参考文献：

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[2].王克海，鲁冠亚，张盼盼.基于机器学习的中小跨径梁桥抗震设计评价方法研究[J].交通科技，2019（2）：74-84.

（黔东南州交通勘察设计院，贵州 凯里 556000）