浅析桥梁抗震设计的重要性

【摘要】桥梁在设计的过程中，桥梁的安全性是桥梁在设计过程中需要重点考虑的问题，而抗震性是桥梁设计中如何抵御地震危害的重要参数，本文重点对桥梁抗震设计的重要性以及在设计过程中需要注意的问题进行了详细的分析和探索，供相关的设计人员参考。

【关键词】桥梁;抗震;设计;重要性

一、前言

本文首先分析了地震对于桥梁的危害，针对桥梁的特点，分析了地震对于桥梁不同结构位置的产生的危害，针对地震对桥梁的危害，针对性的在设计阶段提出了相应的设计策略，目的是为了提高桥梁在设计阶段的安全性。

二、桥梁震害概述

1、上端结构的震害

桥梁上端结构本身由于地震的振动效果直接破坏的情况是非常低的，然而由于下端结构无效或者轴承连接无效等导致的裂缝，扭曲，主梁发生位移以及落梁等各种状况经常在毁坏性地震里发生，其中程度最最严重的是落梁的情况。沿着桥向发生的落梁大概占所有桥梁发生落梁数的百分之八十五左右，梁端碰撞桥墩的侧面，严重破坏到下部结构的桥梁体，进而有可能造成更为严重的震害。

2、下端结构的震害

该位置的震害是因为遭到比较大的水平地震力的作用，瞬间重复震动在相对比较偏薄弱的横截面造成毁坏导致的。公路桥梁大规模范围使用的柱式墩是由钢筋混凝土构成的，在以前的地震里面毁坏经常发生在柱身或者盖梁下部和基础底板的连接位置，经常发生钢筋被从浅基里拉出、钢筋弯曲暴露在空气中、受压边缘的混凝土崩溃，进而造成过大的变形和损坏。钢筋相对比较柔的混凝土桥墩的破坏方式通常属于弯曲类型。如果打算增加该种结构类型的抗震性能不可以仅仅纯粹增加承载力的强度和韧性，而是提升钢筋混凝土的结构延性让它能够经受比较大的塑性变形，并且尽量避免产生损伤累积的效应。

三、桥梁震害的毁坏类型

1、底座毁坏

桥梁底座联系着桥梁体和桥墩，而且是二者传力的重要部位，如果它被毁坏将直接影响着桥墩和桥梁体。然而，历年多次地震当中底座发生破坏是非常常见的，由此我们可以看到，底座在整体桥梁的抗震能力方面属于其中的最为薄弱的环节，底座的毁坏类型大致有以下几种，剪断、支座锚的固螺栓被拔出、底座自身结构发生毁坏、活动底座掉落等，而且同时伴随底座铺垫的石块混凝土碎裂、尤其是在底座移位、脱落、倾倒之后，传递结构力的形式产生变化，进而会影响桥梁其他结构位置的抗震性能，这样便导致桥梁的震害带来的负面影响更深一步恶化。

2、落梁

梁间毁坏、底座损坏、梁的长度不能满足支撑、台v墩w与梁体发生的位移比较大等情况都有可能造成落梁。

3、桥梁地基的破坏

地震导致地基发生液化反应，造成负载能力降低，引起基础沉降。进而造成桥梁墩台发生沉陷，该种现象经常发生在负载能力不是特别强的粘土质砂土、砂质粘土等地基当中。地基发生液化的情况使得它剪切的能力大为减小，导致桥台以及桥梁地基由于震土压力和静土压力的影响顺着液化部分转动或者水平移动。桥梁地基造成的震害常以浅基础与桩基础墩台发生移动或者下沉最常见，桥梁基础由于附近的地基在发生地震时产生塌方经常最可能发生在粉砂土、软粘土以及饱和松砂层层面是倾斜状的地方，以及发生填土等各种状况。在地基偏弱的区域，灌注桩被破坏的部分通常位于地面下部一直三米范围以内，然而桥墩产生水平移位属于常见的现象。

四、桥梁抗震设计的原则

合理的抗震设计，要求设计出来的结构在强度、刚度和延性等指标上有最佳的组合，使结构能够经济的实现抗震设防的目标。要达到这个要求，就需要设计工程师深入了解对结构地震反应有重要影响的基本因素，并具有丰富的经验和创造力，而不仅仅是按规范的规定执行。以下为抗震设计应尽可能遵循的一些基本原则，这些原则基于历次的桥梁震害教训和当前公认的理论认识。

1、选择适当的场地。

选择桥梁建设地址时，必须要选择一个抗震力强的地方，而且所选择的地方场地要足够坚硬，如果桥梁的地基不牢固，在地震发生时怎么可能做到屹立不倒。但是需要注意的是不仅不能选择松软土地或不稳定的坡地，对可能会受到其周边影响的地区也不能选择，因为在危害面前，是不允许“万一”情况出现的。

2、注意结构上的对称。

在抗震方面，对称性的结构刚度与不等跨桥梁相比更具有优势，对地震灾害的防控也更加有效，比如说：如果桥梁墩在高度上差距比较明显的话，会使高度较低的桥墩受到水平震力的危害，也会使桥孔跨度较大的桥墩受到很大的地震力。因此，在桥梁的防震设计上，要注意桥体结构的对称性，尽量避免使用跨度较大的桥型。

3、注重桥梁的整体性。

桥梁的整体性至关重要，如果桥梁的整体性不好，不仅使结构的空间作用得不到较好的发挥，也会在地震时，使结构的构件以及非结构的构件被震落。所以，要尽量的保证上部结构是连续的，同时还要采用有助于提高整体性的连接方式，并且在各个连接点设置减震措施，以便使桥梁在稳定性方面得到提高。此外，为了避免突发状况的产生，在结构的布置上要最大限度的做到尺寸，质量和刚度均匀、对称。

4、设置多道抗震防线。

为了将危险扼杀在摇篮里，在桥梁抗震设计上要设置多道防线，使桥梁能够多方面的抵抗地震侧向力，在遇到较强的地震时，如果第一道防线被破坏，还有第二道防线可以支撑，甚至有第三道、第四道。这样给桥梁的安全性、稳固性提供了强有力的保障，可以在最大程度上避免桥梁倒塌的现象。

5、能力设计原则。

能力设计思想强调强度安全度差异，即在不同构件（延性构件和能力保护构件不适宜发生非弹性变形的构件统称为能力保护构件）和不同破坏模式（延性破坏和脆性破坏模式）之间确立不同的强度安全度。通过强度安全度差异，确保结构在大地震下以延性形式反应，不发生脆性的破坏模式。在我国以前的建筑抗震设计中，普遍采用“强柱弱梁，强剪弱弯，强节点弱构件”的设计思想。

五、桥梁抗震设计技术方法

1、基于性能的抗震设计。

这种设计方法是指在不同概率地震下，结构的性能能够达到一组预定的目标，是抗震设计的总体思想。其目的是在强度较大地震后，能够将人的伤亡情况和财产的损失控制在所预先设定的目标内，同时震后，结构的功能也依然可以继续维持。其特点如下。打破原来以宏观定性的目标为主的局面，逐渐向量化的多重目标转化。抗震设计目标不再局限于保障人民生命财产安全，而是多目标、多层次的来进行抗震方面的设计，力求最大限度的做到不同风险水平的地震作用下满足不同的性能目标，给人民的安全带来更大的保障。

2、基于位移的设计方法。

基本位移的设计方法虽然很早就被提了出来，但是直到现在才有所发展，成为可以应用于桥梁抗震上的设计方法。它是在结构强度不足的基础上提出的，而导致强度不足的原因是：许多规范由于经济等因素的制约，在设计地震作用时，允许结构物质发生可塑性屈服变形，这种情况下，只能改变结构性能的衡量指标，从而选择比较合适的脆性结构或不允许发生非弹性影响的构件。这种设计方法将结构的变形和构件发生的变化设置为变量，最终的设计结果以构件的强度为参数。

3、多阶段设计方法。

为了最大限度上保证人民群众的生命安全，降低震后的经济损失，在设防水准方面，要不断地进行革新。其中所要考虑到的因素有很多，比如说：地震的产生机理、地震的特殊性能还有在地震的强力作用下各类结构的动力特征、构件能力等。这都需要我们在研究中不断总结教训，积累经验，改变原来的单一设防水准，转为双水准或三水准，原来的一阶段设计转为两阶段、三阶段，甚至会转变为更多的水准，更多的阶段。

六、结束语

综上所述，本文分析了地震对于桥梁的危害，针对地震对于桥梁危害的部位，随后提出了相应的设计方法，针对设计过程中的注意事项，本文亦进行了详细的分析，目的是为了提高桥梁设计过程中的安全性。

参考文献

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