市政桥梁设计中的抗震设计

2020-11-28陈先宇

建材发展导向 2020年3期

陈先宇

（西南交通大学土木工程学院，四川成都 611756）

自古以来，地震都是严重危害人们生产生活的一个自然灾害，因此在地震区域内，道路和桥梁通常都会遭到破坏，给后续的抗震救灾工作带来了较大的困难，也影响后期灾后重建、恢复等建设工作。同时，地震也会引发次生灾害，如带来的泥石流、堰塞湖等次生灾害，给社会生产、人们生活、财产安全和人身安全带来巨大的危害和损失。

1 市政桥梁抗震分析

在开展公路桥梁的设计时，设计人员需要应用科学的抗震设计技术和方法，采用符合国家路桥工程抗震等级标准管理的措施，来减少地震对桥梁道路的危害。此外，设计人员对地震引发的桥梁损坏部位，应该进行重点调查和研究。通过对世界各国的地震资料进行分析研究，通常情况下，在发生地震之后，地震会直接造成桥梁产生一定的位移。由于桥梁的盖梁宽度设计不能达到设计要求标准，就有可能造成桥梁垮塌，以及梁体相互碰撞，进而有可能损坏桥梁的重要部位。此外，桥梁的拱式结构会在地震中被破坏，尤其是部分建筑物上方的部位会遭到严重的破坏。同时，地震也有可能造成拱式桥梁的拱顶被损坏，而产生裂缝，并引起整体桥梁的变形。在地震频发地段，有可能造成桥梁地基产生土壤液化，这样就会加大地面上桥梁结构的位移。同时，也提升了落梁的风险。设计人员没有充分地考虑桥梁支座的抗震性能，进而在地震爆发之后，桥梁的支座会产生较大的位移，而造成整体桥梁变形，以及对桥梁骨干部位造成重大破坏。在桥梁的下部，由于设计人员设计的桥梁结构抗力不高，就会在地震发生的过程中，导致桥梁下部开裂，以及产生部分变化，在河岸地区，周边的土壤松软，在地震的诱发下，桥梁就可能产生侧滑的问题[1]。

1.1 落梁

桥梁产生落梁的原因很多，但通常情况下都是由于桥梁的支撑连接构件质量不达标，以及桥梁的固定部位抗震强度不足，进而造成桥梁的移动，以及产生部分位移。在地震强大的震动作用力下，桥梁的主体结构被破坏，进而诱发整体桥梁产生落梁的风险。桥梁的墩台宽度不足，不满足当前国家制定的桥梁抗震防震等级标准。在强大的地震作用力下，桥梁的内部伸缩缝也会相互碰撞挤压，发生桥梁支干部位破裂的现象[2]。

1.2 墩柱、节点及桥台破坏

当前在桥梁抗震设计当中，由于设计的墩柱、节点和桥台不够坚固，在地震发生时，墩柱就可能与桥梁分离，被地震的拉力拉断。通常情况下桥墩都是受到地震横向力而被剪断，进而造成桥梁的垮塌事故。

1.3 基础破坏、桩身破坏

发生大型的地震时，在地震的强大拉力作用下，就有可能造成桥梁的地基产生沉降，桥梁的基础被破坏、桩身被损坏，此外桥梁也有可能出现部分下沉的问题。

2 市政桥梁抗震设计策略

2.1 桥梁抗震设计的原则

在开展桥梁等设计中，设计人员需要通过科学地计算桥梁所能承载的抗震等级，以及发生地震时地震对桥梁产生的作用力，并研究地震作用力传递的具体路线。此外，设计师还需要科学地分析计算桥梁的承载力，避免因为设计不科学而造成桥梁局部承载过重，以及桥梁受力突变等问题的产生。设计人员需要根据实际的桥梁主体结构的承载力，以及桥梁变形情况来开展实际的设计工作。同时，设计人员要确保桥梁保持支撑桥梁的各个桥墩高度相一致。在发生地震时，弯桥和斜桥就容易被地震破坏，此外，桥梁下方的桥墩高度不一，就有可能在地震的强大推动力下造成桥墩被首先破坏。同时，设计的桥墩强度和高度都在同一方向上，设计人员需要尽量地减少各个桥墩之间的距离，以提高单个桥墩所能承载的压力[3]。

2.2 节点抗震设计

桥梁中的节点是沿着盖梁和桥墩来构建的，进而也会对整体桥梁的建设产生影响。桥梁节点是整个桥梁的重要保护构件，因而，国家对于桥梁关键节点的设计尤为重视。设计人员需要提高关键节点的强度和硬度，此外在桥梁结构的设计建造过程中，桥梁内部的桥墩和盖梁构件分布比较一致的情况下，就需要综合考虑地震作用力，考虑地震给桥墩带来的影响，以及地震给桥梁关键节点构件带来的拉力。在发生地震时，桥梁的节点核心区会受到强有力的推动和拉力作用，而造成节点高度的退化。设计人员设计整体桥梁的结构、桥梁关键节点的构造方式与桥梁框架结构件的衔接方式，在地震强大的推动力下，就会造成桥梁产生部分变形[4]。

2.3 整体优化设计

在开展市政桥梁的抗震设计过程中，设计人员需要综合全面地考虑整个桥梁结构，以及桥梁各个关键构件和部件的抗震性能。设计人员需要综合地考虑墩台、桥梁上部结构和下部结构的抗震性。此外，设计人员还需要设置桥梁的支座，把桥梁细节处理好。设计人员需要开展桥梁构件的细节设计，如增加桥墩的箍筋，给桥梁部分节点设置配筋。