桥梁抗震设计的探析

史明明

摘 要：桥梁工程在我国是连接不同区域之间的重要纽带，但由于我国很多区域处于地震带上，对桥梁的抗震性能要求较高，因此，需要在设计之初做好抗震设计，提升桥梁工程的抗震性能。论文分析了地震对桥梁的影响，探究了桥梁工程中桥梁抗震设计的关键点，提出了抗震设计期间需要注意的事项。

关键词：桥梁工程;抗震设计;荷载;关键点

0 引言

减震设计的关键作用在于有效消除桥梁结构中聚集的能量，消除介质为减震支座、阻尼器等，以此减少桥梁在震动作用下产生的负面问题，增强桥梁主体结构抗震能力。为此，在开展桥梁设计工作时，应尽可能地控制桥梁位移问题，加强桥体结构保护效果。

1 地震对桥梁的影响

地震对桥梁的破坏力巨大，当出现地震后，会对桥梁的安全性、稳定性及其他方面造成极大影响，具体表现为：（1）会对地基产生破坏。当地震发生后，地基是最先遭受冲击的部分，如果桥梁工程的地基土质松软，对地基的破坏力会更大。（2）会对桥墩产生破坏。在发生地震后，桥墩会在地震波的影响下出现偏移，这时就会剪断支座锚栓，极有可能造成桥段断裂或者桥梁坍塌。（3）会对桥梁支座产生破坏。当地震发生时，地震的破坏力会得到支座的阻挡与消除，虽然支座能对桥梁主体进行保护，但支座被破坏后，也会发生落梁的问题。所以，需要做好抗震设计，降低地震产生的破坏。

2 桥梁抗震设计理论思想

（1）强度设计理论思想。这种是桥梁抗震设计最初的设防思想，设计中仅考虑了地震力对结构内力的影响，体现了结构对强度的要求，而对结构的损伤却无法有效控制。虽然也采用了一定的构造措施保证延性设计，但是局限性较大。（2）位移设计理论思想。这种是直接以控制目标位移作为抗震设计的参数，使结构本身能够抵抗地震时的位移，从而在地震作用下，控制结构的位移。（3）性能设计理论思想。这种是我国现行规范采用基本抗震设计思想。《城市桥梁抗震设计规范》（CJJ166—2011）中提出三水平抗震设防思想。在桥梁结构设计寿命周期内，发生破坏性地震可能性不是很大，完全都按照罕遇强地震进行结构设计显然不经济。我们既希望桥梁在地震作用下的破坏程度安全可靠，又希望结构设计经济合理，寻找二者之间的优化平衡。

3 桥梁抗震设计的措施

3.1 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進行适当增加。假设桥梁工程项目为7度区的高速公路，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、0.45 s。确定出桥梁的墩高为57.5 m，又由于桥墩的高度超出30 m，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。

3.2 性能为核心的抗震设计

抗震性能具体指桥梁工程结构在承受地震力时，地震力具有不规律性，桥梁工程结构的抗震性能具有预期对抗地震力的目标性能。应设计目标范围，对受损情况予以控制，保障桥梁工程在地震完成时，其交通性、安全性能够继续保持。性能为核心的抗震设计的应用优势在于：从宏观视角保障抗震设计可行性，完成定性向量化目标的过渡，调整抗震设计的核心价值。由保障桥梁工程安全性，转化为各类地震作用桥梁工程性能建设目标，以此借助多重设计视角、多层次抗震设计元素，最大程度地保障桥梁工程结构稳定，减少地震灾害带来的负面应用。桥梁工程结构性能的建设预期内容，具体表现如下：（1）针对地震危险因素采取科学定义确定方式。（2）针对桥梁工程结构在各类地震灾害作用下有可能性形成损坏、性能降低等问题，确定桥梁工程结构建设形式，保障其震后使用的有序性。（3）抗震性能设计包括多种方法，具体表现为承载力确定、位移控制、能量设计等。

3.3 增量动力分析方法（IDA）

增量动力分析（IDA）指的是持续调整每个地震波的具体振幅，从弹性阶段一直持续到屈服阶段，然后从弹塑性阶段再次持续到结构破坏状态，然后对结构当中的不稳定状态进行分析。在这个过程当中，执行了非常多非线性动力学的分析。面对不同地震级别，该方法可以反映结构的抗震能力，主要包含结构的强度、变形过程以及刚度等。在实施IDA方法中，需要选择一些具备代表性的地震波。确定结构状态变形以及地面强度之后，利用地震加速度的调整，实施时程分析。生成的时间历史分析曲线属于IDA曲线，该曲线在分析中可以利用需求以及容量系数方法等完成性能评估。通过研究可以表明，IDA方法可以与Pushover分析方法在使用的过程中可以相互结合，这样才会使得钢结构的具体抗震性能评估具备有效性。

3.4 桥梁抗震设计方案分析

（1）概念设计。根据以往的抗震经验，在设计时需要获取抗震设计的基本概念与思路，为桥梁结构设计的方案及细节确定提供支持。（2）地震响应分析方法的改变。抗震设计理论与方法在不断创新变化，在设计期间需要考虑地震的特征以及其他特征。（3）多阶段设计方法。抗震设计工作在不断变化，尤其是在不同结构、不同概况地震等的作用下，需要在设计时分为多个阶段，这样才能够实现从单一阶段设计到多阶段设计方法的转变。（4）根据性能设计。强度虽然是抗震能力衡量的一个重要指标，但是不能作为唯一的指标，主要是由于在强震下材料的弹塑性会发生改变，在塑性阶段消耗地震能力的大小及变形情况，可以对发生破坏的情况进行判断。在抗震设计时，需要对抗震性能进行判断，这样才能确保设计的可靠性与合理性。

3.5 减隔震技术的适用性

在开展桥梁工程减震设计期间，应科学确定减隔震技术的适用范围，此技术不宜应用在软土路基工程中。在软土路基的作业环境中，地基与桩基之间产生的侧向刚度不足，将会引起桥梁工程形成较长的地震周期。在此情况下，如若使用减隔震技术，将会造成较为严重桥梁工程坍塌现象。此技术较为适宜应用在较高刚性能力桥墩工程中，能够减少地震在桥梁工程中产生的负面作用，有效分离桥梁上部与桥墩两者运动，保障桥梁振动周期的延长效果，减少地震作用对桥梁结构产生的破坏。

4 结束语

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设的有效进行。

参考文献：

[1]习强.桥梁抗震设计及减隔震技术应用[J].交通世界，2018（12）：108-109+117.

[2]贾旭东.我国公路桥梁抗震设计规范存在的问题及改进建议[J].北方交通，2018（3）：9-11+15.

[3]钟长伟.小半径曲线连续刚构桥梁的简化抗震设计计算[J].广东公路交通，2017，43（6）：27-32.

[4]杨俊宁.大跨度桥梁抗震设计方法及抗震加固技术[J].四川水泥，2017（12）：54.

[5]李建中，管仲国.桥梁抗震设计理论发展：从结构抗震减震到震后可恢复设计[J].中国公路学报，2017，30（12）：1-9+59.