桥梁结构抗震设计要点及抗震措施

2021-11-23胡孔亮

商品与质量 2021年13期

胡孔亮

合肥市市政设计研究总院有限公司安徽合肥 230001

桥梁为我国的交通提供了无数便利，极大地改善了人们的出行，但安全问题也越来越受到重视。我国是一个频繁发生地震活动的国家，而地震会对桥梁安全造成严重的威胁，如海城地震、唐山地震、汶川地震等都给人类留下极大的损失，对广大人民群众的生命安全造成严重威胁，且给整个国家造成不可磨灭的经济损失。基于此，人们需要高度重视桥梁结构抗震性能的研究。在传统抗震思想中，为促进结构强度、刚度的显著提高，通常通过截面尺寸的增大、配筋的增强来实现，利用这种“以钢代钢”的方法，使得结构上部传递的地震效应显著增强，破坏结构的薄弱部位，由此会对整个桥梁安全造成严重影响。桥梁减隔震技术是重要的抗震技术措施之一，其能够解决传统抗震思想弊端，还能够促进桥梁结构抗震性能的进一步提高，从而很大程度上减小地震对桥梁的破坏。因此，它在桥梁结构设计中的应用具有重要意义。

1 桥梁震害的原因分析

根据桥梁由地震摧毁所发生的破坏原因的不同可分为下列几种情况：①在遇到突发强力地震时，因地形地貌的剧烈畸变而造成桥梁道路两岸的地层出现滑移，致使桥梁结构受到一定程度的损坏。②对桥梁地基造成的损坏，在地震超强冲击力的影响下，将会使桥梁河床的砂土液化，导致桥梁地基表面出现平整度不一的情况，也会造成桥梁墩台等原有的基础结构出现下沉或不均匀下沉而受到损坏。③由于桥梁抗力受到一定限制，地震力作用效应导致桥梁结构发生的内力或变形超过结构构造及材料强度的承受极限，从而发生破坏[1]。

2 桥梁结构抗震设计要点及抗震措施

2.1 桥梁结构抗震设计的要点

不同地区发生地震的概率各不相同，对于一些地震高发地区，还有地震发生强度较高的地区的桥梁建设，工程设计人员要结合抗震设计规范，根据地震发生的可能情况，切实考虑桥梁结构的抗震设计。这样有针对性的桥梁结构抗震设计会更加有效果。一般情况下，桥梁结构抗震的主要设计原则大致有：①在满足桥梁结构需要的前提下，尽可能地将桥梁的结构重心下移，这样可以有效减小地震对桥梁造成的破坏，提高桥梁的抗震效果；②桥梁的高度要在一定范围内，桥梁如果过高会更加容易在地震中造成振动，影响到桥梁下半部分结构的刚度，从而影响到桥梁的抗震效果；③一定要加固桥梁的地基，以免在地震中发生场地的大幅度位移，导致桥梁的破坏；④桥梁的长度要尽可能保持适中，在整体结构上也要尽可能对称，研究分析表明，对称的桥梁抗震能力普遍高于不等跨桥梁[2]。

2.2 强化桥梁结构体系的抗震设计措施

桥梁结构整体属于比较复杂的构件体，由于地震灾害不可避免地对桥梁的各个构件造成损害，尤其是桥梁的重要部位若出现损害，将会使桥梁的安全性能以及可靠性受到很大的影响。为提升桥梁各个构件的安全性，须优化设计，重视桥梁各个构件之间的连接设计，从其稳定性与抗震害强度方面着手加以提升，以使得桥梁各个构件达到空间结构的合理性，促进桥梁各构件的连接整体性，这也突出了抗震设计效果的合理性。需注意桥梁各个构件的受力情况以及抗震害的承受能力，因此，在实际的设计工作中，应以减低抗震害风险、保证桥梁构件的抗震能力为设计目标，加强桥梁结构的整体稳定性能。采用科学有效的措施，提高桥梁在遭遇地震灾害时的抵御能力，加强结构的刚度设计，可预防地震灾害时出现超限变形的现象；重视桥梁结构的延性设计，可有效减轻桥梁在地震灾害中承受地震超强的冲击力所带来的损坏。同时还须注意采取有效的加强措施使结构的刚度、强度和延性得以提升，不仅能对桥梁起到保护的作用，而且对预防破坏以及结构抗震性能的提升有较大帮助。

2.3 性能设计

基于性能的设计方法，不但可以改善现行抗震设计方法中存在的问题，而且还可以根据投资-效益理论使安全、经济和社会资源等多方因素达到一个科学的平衡。目前，我国基于性能的抗震设计还处于发展阶段，应重视这一理念，强化基于性能的设计方法在未来桥梁建设和防灾减灾中的重要作用。

2.4 墩台结构的抗震加固措施

实际桥梁设计中，桥墩往往都比较高，因而面临很大的危险性。提高结构延性在桥墩抗震设计中是一种比较常见的加固措施，在进行高墩抗震设计时，可以将桥墩设计成钢混结构并采用空心截面，或者将系梁设置在横向墩柱之间，这些措施能够增加结构之间连接性，还可以结合受力情况适当地增大桥墩柱截面的直径。另外，为促进结构延性、抗剪性能的进一步提高，可以将加密箍筋增设到桩柱的连接位置和墩柱的端部位置，这对提高抗震能力也很有效。而桥台不仅可以采用与桥墩相同的措施，而且为了缓冲地震作用造成的结构变形，还可以将弹性垫块设置于梁与挡块连接处及梁与桥台连接处。为提高墩台结构的抗剪能力，可以通过增设桩柱的方式来实现，这对于有效规避地震灾害风险和促进结构安全性能提高都很有效[3]。