桥梁结构抗震设计与设防措施

2021-11-27崔云丽

中国科技纵横 2021年12期

崔云丽

（南阳市地震台网中心，河南南阳 473000）

1.桥梁抗震设计概念

在桥梁的设计中，抗震设计要比其他的设计更为重要和复杂，因为地震本身是一种不确定性的因素，并且比较复杂，桥梁抗震的结构会和实际情况有很大差距，进而增加了桥梁抗震设计结构设计中对于桥梁结构抗震性的控制难度，所以应该结合实际提高桥梁结构的抗震性，不能只去依靠桥梁设计，而应该注重桥梁整体的结构抗震设计，比如桥墩形式、过渡孔等，进而使得桥梁的结构抗震体系更强。在实际的桥梁结构设计中应该结合实际施工场地和桥梁结构的整体抗震性，提前预算和分析动力特性和地震的具体反应，并找到桥梁结构中抗震性最薄弱的地方，采取相应的施工措施来提高整体的抗震性。

2.桥梁结构抗震设计的分类和发展史

2.1 桥梁结构抗震设计的分类

桥梁结构通常情况下，桥梁结构可以分为5大类枕式桥梁结构、斜度桥梁结构、弧形桥梁结构、脊背式桥梁结构、扰流桥梁结构。其中枕式桥梁结构和斜度桥梁从外形上是比较类似的，但是两者的主要区别是在坡度上，这两种结构方式主要会用在交通，建筑跨度比较大的情况下，和其他的传统设施相比优点会比较明显。脊背式的桥梁从名字上来看就可以知道这种桥梁结构的横截面和书本一样，其外观是平整光滑的，是一个整体性的桥梁结构，在制作时会使用到一次压模成型的方式，这种桥梁结构可以有效地缓解震动的撞击。正是因为这种结构外观比较平整，因此可以有效地减少低流的干扰，进而有效地提升抗震设计的整体水平。

2.2 我国桥梁结构发展史

随着我国经济的不断发展，交通的基础设施也在不断地增加，我国现在使用到的桥梁结构的情况非常的多。经过多年的施工建设，我国在桥梁结构的抗震设计中有了很大发展，我国已经对桥梁结构方面的设计有了自己的经验和特色，但是我国的桥梁结构主要是一些小型的，但是对于一些跨度较大的公路桥梁方面，还是缺乏一定的经验和技术，但是这种大型的多跨桥梁结构在未来的公路交通发展中有着重要的作用，也是未来桥梁工程抗震设计的发展方向[1]。

3.桥梁震害的主要因素

从目前经过地震的桥梁进行分析，主要会对桥梁的顺桥向和横桥向发生很大的破坏性，特别是顺桥向震害的情况会更加厉害，造成这种情况的有很多原因，其中主要的原因有以下几个方面：

3.1 地震位移的因素

在地震中位移会对桥梁上部结构活动节点处造成一些破坏，因为节点处的盖梁宽度比较小进而引起落梁或者梁体相互碰撞而产生更大的损坏。如果是一些拱式的桥梁结构在地震时，主要是拱上建筑和腹拱会发生严重的破坏，拱圈、拱顶等部位也会有一定的破损和裂缝，严重的会使整个桥梁拱形发生变形。

3.2 土质的影响

在地震中，因为桥梁结构使用的地基土质不好也会对桥梁产生很大的恶破坏性，比如地基的土质是饱和粉细砂和饱和粘砂土，这些土的地震液化使得地震的位移会更大，进而增大了整个桥梁的结构振动，很容易发生落梁的情况[2]。如果桥梁在建设中使用的是排架桩基础时，这种桩基的承载力比较低，因此在发生地震时，会出现竖向或横向的位移，尤其是一些简支桥梁位移的明显会更严重。

3.3 桥梁支座破坏

由于地震的影响，如果桥梁在设计上没有注重支座的抗震设计，使得在桥梁的构造上连接和指导采取的抗震措施不到位，或者因为某些支座形式以及建筑材料施工材料上出现问题会导致支座在地震时位移或者变形情况严重，进而使得支座锚固螺栓拔出、剪断，还会造成支座本身结构的破坏，在结构力传递的情况下，会对桥梁其他结构造成一定的破坏。

3.4 桥梁下部组织过于软弱

桥梁下部的结构如果没有较强的抗震性，在遇到地震时自身的惯性和通过支座传递的地震力，会导致桥梁结构的下部发生开裂，变形和失效，严重的会导致桥梁结构下部的倾覆，进而使得整个桥体发生严重的破坏。

3.5 桥梁的地基松软

如果桥梁建设在地基松软的位置上，对一些大中型的桥梁而言，在发生地震时会随着河岸的滑移导致桥台会下向桥心的方向移动，使得全桥的长度变短，这种情况还是比较严重的震害。

3.6 其他结构的变化

桥梁的其他结构如果出现问题，也会产生一定的影响，如果桥梁结构的构造或者连接方式不正确不合理，会导致桥台后台填土的位移，进而使得桥台沉降或者倾斜，如果斜度过大，还会造成桥墩台承受过大的压力进而引起桥梁结构发生变形。

4.桥梁结构抗震设计的要点

4.1 科学计算桥梁结构

在计算桥梁结构的时候，应该结合具体的施工情况来计算结构的整体。如果墩柱的高度不同，外界的温度以及汽车的制动力等都会影响到桥梁结构，使得桥梁上部的结构产生水平力，或者导致受力不均匀的情况发生。因此在计算桥梁结构的时候，应该通过模拟边界的条件来进行设计和计算。

4.2 注重桥梁结构每个构件的抗震设计

桥梁结构在抗震设计中涉及到很多方面的内容，因此设计需要很专业的人员，并且设计起来也比较复杂。因为桥梁结构包括很多，因此对于桥梁结构的各个构件都应该进行抗震的设计，进而有效提高整体桥梁的抗震性。比如对于桥梁上部结构来说，使用的是多跨简支梁，就应该增强每个桥梁之间的纵横关系，使得桥面具有较强的连续性，如果桥梁下部的设计，可以使用重力式桥台施工方式，这样可以有效的保证桥梁下部桥台的稳定性。

4.3 注重桥梁结构抗震烈度

在设计桥梁结构的时候，应该注重抗震的烈度。通常情况下在设计烈度的时候，都会将基本的烈度作为重要的参考依据，对于一些桥梁的重要抗震区域，还应该提高抗震烈度的设计。从我国目前的桥梁震害情况进行分析，如果基本的烈度不超过七级桥梁，基本不会影响到桥梁的正常使用。所以如果桥梁的基本烈度没有超过7级，也可以不用单独地进行抗震烈度的设计。

5.桥梁结构抗震设防措施

只有做好桥梁结构的设防措施，才能有效地提高桥梁结构的抗震性。（1）桥梁应该选择建在适合的场地上。在选择桥梁场地的时候，应该对场地的地震危险性进行深入分析，尽量选择地震安全性较高的场地来建设桥梁场地，还要保证场地必须是坚硬的，因为场地的坚硬度可以有效地增强桥梁的地基，在发生地震的时候，有效地防止地基失效情况的发生。（2）保证桥梁整体的完整性，这是非常重要的设防措施。在桥梁建设的过程中应该保证上部结构具有较强的连续性，连续性越强，抗震能力就越高，还可以有效地在地震时发挥出结构的空间作用。（3）增加桥梁结构的延性。在桥梁结构抗震的建设中，应该注重整体结构的协调性以及结构的连续性，这样可以在地震时防止构件掉落，充分地发挥构建的空间作用。在桥梁结构中包括平面和立体构件，但是这两种构件的设计施工中都应该注重协调和整体性，这样才能有效地增强抗震性能[3]。