公路桥梁抗震设计措施分析

【前言】公路桥梁抗震设计措施分析由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。近年来各种地质等灾害频发，给国家和社会带来巨大损失，随着人们意识的不断提高，公路桥梁设计中的安全性及抗震能力越来越受到重视。本文将主要对公路桥梁设计中的安全性设计及抗震技术进行分析与阐述，以提高公路桥梁的防灾害能力。 桥梁设计几乎涵盖了所有的桥梁类...

摘要：本文将主要对公路桥梁设计中的安全性设计及抗震技术进行分析与阐述，以提高公路桥梁的防灾害能力。

关键词：公路桥梁设计抗震措施

Abstract: This paper will focus on the safety design and seismic design of highway bridges are analyzed and discussed, in order to improve the anti disaster ability of the highway bridge.

Keywords: highway bridge seismic design measures

中图分类号：TU2文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

近年来各种地质等灾害频发，给国家和社会带来巨大损失，随着人们意识的不断提高，公路桥梁设计中的安全性及抗震能力越来越受到重视。本文将主要对公路桥梁设计中的安全性设计及抗震技术进行分析与阐述，以提高公路桥梁的防灾害能力。

桥梁设计几乎涵盖了所有的桥梁类型，桥梁结构自身的安会性需靠可靠的结构计算分析成果和合理的构造处理措施来保证。除了要考虑恒载、活载、地震衙载、施工荷载及其它荷载等，还应注重考虑强风荷载、雪筒载、冻胀力、水力等对桥梁产生的影响。另外，所选桥型的造价是否合理是一个非常现实的问题，所以桥梁设计不但要考虑其技术的可行性，更重要的是要考虑所选桥型的经济指标是否达到了最佳范围。

一、公路桥梁的震害及特征

对国内外震害的调查表明，在过去的地震中，有许多桥梁遭受了不同程度的破坏，其主要震害有以下几点。

1、桥台震害

桥台的震害主要表现为桥台与路基一起向河心滑移，导致桩柱式桥台的桩柱倾斜、折断和开裂；重力式桥台胸墙开裂，台体移动、下沉和转动；桥头引道沉降，翼墙损坏、开裂，施工缝错工、开裂以及因与主梁相撞而损坏。桥台的滑移与倾斜会进一步使主梁受压破坏，甚至使主梁坍毁。

2、桥墩震害

桥墩震害主要表现为桥墩沉降、倾斜、移位，墩身开裂、剪断，受压缘混凝土崩溃，钢筋屈曲，桥墩与基础连接处开裂、折断等。

3、支座震害

在地震力的作用下，由于支座设计没有充分考虑抗震的要求，构造上连接与支挡等构造措施不足，或由于某些支座型式和材料上的缺陷等因素，导致了支座发生过大的位移和变形，从而造成如支座锚固螺栓拔出、剪断、活动支座脱落及支座本身构造上的破坏等，并由此导致结构力传递形式的变化，进而对结构的其他部位产生不利的影响。

二、提高公路桥梁安全性的设计分析

1、重视桥梁的耐久性

提高混凝土自身的耐久性是解决桥梁结构耐久性的前提和基础。除此之外，要从结构和设计的角度及如何以设计和施工人员易于接受和操作的方式来改善桥梁耐久性。

2、防控钢筋混凝土裂缝

加大钢筋的混凝土保护层厚度，是保护钢筋免干锈蚀，提高混凝土结构耐久性的最重要的措施之一。控制混凝土的裂缝，除按规范要求控制正常使用极限状态的工作裂缝以外，更重要的是要采取构造措施，控制混凝土施工及使用过程大量出现的非工作裂缝。

3、加强桥面的防水设计

桥面铺装层应采用密实性较好的混凝土，混凝土铺装层内应设置钢筋网.防止混凝土开裂。采用复合纤维混凝土和在混凝土中掺入水泥基渗透结晶材料，都能收到较好的防水效果。桥面铺装层顶面应设置防水层，特别是连续梁（或悬臂梁）的负弯矩段更应十分重视防水层设计。此外，还需加强泄水管设计，应特别注意泄水管周边的构造细节处，加强伸缩缝处的排水设计，防止水分从伸缩缝处渗入梁内。

三、桥梁抗震设计的思路

1、延性设计思路

结合桥梁结构弹塑性破坏的特点，一些学者提出了基于反应谱的延性抗震设计思路。该方法采用地震力修正系数调整反应谱加速度或弹性分析的地震内力，来反映不同结构的延性需求。如美国 AASHTO 桥梁设计规范就针对桥墩、基础、支座等构件，采用不同的地震反应修正系数R对弹性地震力进行折减，到设计地震力。

2、基于性能的抗震设计思路

基于性能的抗震设计实际上是一总体设计思想，主要指结构在受到不同水平地震(不同概率地震)作用下的性能达到一组预期的性能目标。基于性能的抗震设计是使设计出的结构在指定强度地震下的破损状态及其造成的经济损失、人员伤亡等控制在预期的目标范围内， 使结构震后的功能得以延续和维持。基于性能的抗震设计的特点是使抗震设计从宏观定性的目标向具体量化的多重目标过渡，将抗震设计由以保障人们生命安全为基本目标转化为不同风险水平地震作用下满足不同的性能目标，从而通过多目标、多层次的抗震安全设计来最大限度保障人民生命财产安全，满足业主所需的结构性能目标。基于性能的抗震设计内容主要包括:1)科学的定义和确定地震危险性；2)确定结构在不同水平地震作用下损伤状态、性能水平和性能指标；3)设计方法，主要包括承载力设计方法、位移设计方法和能量设计方法等。

3、基于强度的设计方法

早期的抗震设计基本采用基于强度的抗震设计方法，将地震力当作静荷载进行结构分析，以结构构件的强度或刚度是否达到特定的极限状态作为结构失效的准则。且该方法是目前许多抗震设计规范仍采用的设计方法。

四、公路桥梁设计的抗震措施

1、上部结构抗震设计措施

（1）尽量采用连续桥跨

尽量采用连续的桥跨代替简支梁跨，进而减少伸缩缝的数量，降低在此落梁的可能性， 同时也提高了桥上行车的舒适性。

（2）桥跨不宜太长

地震区桥跨不宜太长，大跨度意味着墩柱承受的轴向力过大，从而降低墩柱的延性能力。

（3）简支桥梁加固措施

对常规的简支桥梁结构，首先，应加强桥面的连续构造，在梁与梁之间、梁与桥台之间应采用钢筋拉杆连接，以及需提供足够的加固宽度以防止主梁发生位移落梁，另外还应适当加宽盖梁及支座的宽度，并增设防止位移的隔挡装置等。其次，应采用防震锚栓，在平常荷载作用下梁体可以在预留的空间内伸缩变形，自由滑动；在地震荷载作用下，防震锚栓可起到限位耗能的作用，减耗部分地震能量。

2、下部结构抗震设计

（1）基础处理

对于不良地质，可以根据不同的具体地质情况采用不同的方法进行处理。

①对于岩层较浅的地方，采用较大扩基或固定在基岩上或者在扩基处砌筑厚度为 1.5～2m 的围裙。

②对于地基软硬不均，或砂层较厚地下水位较高地区要特别注意沙土液化，喷沙冒水现象的发生，可适当增加桥长。

③合理布孔，使桥墩、 桥台避开地震时可能发生滑动的岸坡或地形突变的不稳定地段。或采用深桩、排桩穿过液化层，并采用系梁、承台等加强联结，或减轻结构自重，在非冲测线下一米处，设置围裙或条形基础。

④加大基础摹底面积、减少基底偏心，并适当增加理置深度，亦可在台前或墩两侧设斜撑，并在考虑采用时，将水平地震力和竖向地震力加以组合验算，换土或采用砂桩也是一种常用的方法。

（2） 桥墩设计

① 对于震区的桥墩，最好采用等截面，不宜做锥形截面墩，因为变截面的桥墩的纵波应力较大，而等截面桥墩的纵波应力相对较小，这样可以减少波应力。

② 在桥墩较粗能够承受较大拉力时(一般用于大桥)，为了防止桥面在地震时上抛， 落下砸坏桥墩(桥台)，一般用高强螺栓或预理钢筋将桥梁及桥墩(台)联结起来。

③对于中小桥，一般采用简支板(或预应力板)，它允许桥面与桥墩能够自由分开。地震时，为了防止桥面自由上抛时挢墩承受过大的拉力，同时，为了防防止桥面落下时冲坏桥墩，在支座处安放弹簧或橡胶支座等缓冲的东西。

（3）桥梁支座的抗震设计

① 对采用橡胶支座而无固定支座的桥跨，应加设防移角钢或设挡轨，作为支座的抗震设计。

②对高烈度区的桥梁设计应在纵向设置一定的消能装置，如采用聚四氟乙烯支座、迭层橡胶支座、铅芯橡胶支座等减、 隔震支座以及在梁体与墩台的连接处增加结构的柔性和阻尼，以便共同受力和减小水平桥梁荷载的作用。

③由于拱桥对支座水平位移十分敏感，同时两边桥台的非同步激振会引起较大的伪静力反应，有时甚至会大于惯性力所引起的动力反应，因此要求震区的拱桥墩台基础务必设置于整体岩盘或同一类型的场址上， 以保证地震时各支座的同步激振。

综上，桥梁抗震设计是一项系统工程，体现在设计的各个阶段，需要认真对待。有效提高桥梁抗震性能， 需要了解震害的类型以及桥梁所在地的地震发生情况，在这个基础之上， 注意一些设计要点。遵循桥梁抗震设计基本原则，把桥梁结构的每一个部分有机结合在一起， 形成一个强大的抗震整体，这样才能保证桥梁的抗震性能。

参考文献：

[1]庄卫林，刘振宇，蒋劲松.汶川大地震公路桥粱震害分析及对策[J].岩石力学与工程学报，2009，28（7）：1377—1387.

[2] TG/TB02-01-2008，公路桥梁抗震设计细则[S]北京：人民交通出版社2008.

[3]宋凯.桥粱节点部位的抗震分析研究叩同济大学：桥梁与隧道工程.2006.

[4]沈建章，俞勤仙.公路桥梁桩摹设计应注意的问题[J].现代商贸工业，2008.