论桥梁设计抗震技术

摘要：随着人们意识的不断提高，桥梁设计中的安全性及抗震能力越来越受到重视。通过大量的桥梁设计实践，本文将主要对桥梁设计中的安全性设计及抗震技术进行分析与阐述，以提高桥梁的防灾害能力。

关键词：桥梁；设计；抗震措施

中图分类号：K928.78 文献标识码：A 文章编号：

引言：我国桥梁行业得到了迅猛发展，越来越多的桥梁从祖国大地拔地而起。回顾近代地震史，有唐山大地震、汶川大地震……，这些地震都给我国经济、建设等方面带来了无可估量的损失。因此，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，使结构能够经济地实现抗震设防的目标。

一、桥梁的震害类型分析 (1)桥台震害：其主要表现为桥台与路基一起滑动并移向河心，桩柱式桥台的桩柱不同程度沉降、开裂、倾斜和折断等。 (2)桥墩震害：在地震力作用下桥墩会不同程度的倾斜、沉降、滑移、开裂、剪断和钢筋扭曲。 (3)支座震害：根据以往工作经验.

会发现某些桥梁的支座设计并未充分考虑抗震的需求，如某些支座形式和材料上存在缺陷、在构造上连接与支挡等构造措施不足等，以致支座在地震力作用下会发生较大的变形和位移。 (4)地基与基础震害：在地震力作用下地基中的砂土会被液化，以致地基失效，基础沉降或不均匀沉降，从而导致地面较大变形，地层发生水平滑移、下层、断裂等。地基与基础震害会使桥梁发生坍塌，给震后修复工作带来困难。 (5)梁的震害：梁的震害主要是因桥台震害、桥墩震害、支座震害等引起的，其主要表现为主梁坠落，这也是最严重的震害现象。

二、桥梁的抗震设计 1、抗震概念设计。 由于地震的发生存在不确定因素和复杂因素，同时结构计算模型需要假定结果且与实际情况存在较大差异，以致“计算设计”在一定程度上较难控制结构的抗震性能，因此，对于结构抗震设计来说，不能完全依赖计算，“概念设计”其实比“计算设计”更加重要。而良好的“概念设计”将直接影响着结构抗震性能。良好的“概念设计”必须是，在设计桥梁方案阶段应根据功能要求、静力分析和桥梁的抗震性能等取舍抗震结构体系。 在抗震概念设计时，应重视上、下部结构连接部位和过渡孔处连接部位的设计及塑性铰预期部位和桥墩形式的选取；应对动力特性进行简单的分析、对地震反应进行评估，接着结合结构设计对结构的抗震薄弱部位、构造设计及是否能通过配筋等进行进一步地分析。以分别保证桥梁结构的经济性、抗震安全性和在桥址处的场地条件下所选择的结构体系是良好的结构体系。最后，应根据分析结果对抗震性能的优劣进行综合性评判，再决定是否对设计方案进行修改。 2、延性抗震设计。 桥梁的抗震设计主要是反复进行①仔细地对预期会出现的塑性铰部位进行配筋设计；②为保证抗震安全性应分析并验算整个桥梁结构的抗震能力这两个阶段，直到通过抗震能力验算。 3、桥梁减、隔震设计。 此设计可以较好地提高桥梁抗震能力，并且具有简便、先进、经济等优点。此种设计的装置主要是通过对结构的能量耗散能力的增大或者增大结构主要振型周期使其落在能量较少的范围内两种措施使结构地震反应减少。在进行减、隔震设计时应充分结合结构特点和场地地震波频率特性，选用适合的设置方案、相应参数、及减隔震装置，并对结构的受力和变形进行合理地分配。

三、桥梁设计的抗震技术措施 1、防止落梁的措施 《桥梁抗震设计细则》指出上部结构主梁的支承长度a≥70+ 0.5 L(L为梁的计算跨径，L单位为m，a 单位为cm)，该取值沿用自日本抗震设计规范，多数设计者认为规范取值较为保守，比上一代规范《公路工程抗震设计规范 (JTJ004-89))有较大提高 (a≥50+L)。这里需指出该种认识属于误区，当“长桥高墩”时应在规范基础上给予更多的安全富余。例如：都汶高速公路庙子坪岷江大桥第10跨(跨径50m、墩高70m)。虽然盖梁宽度高达3.0 m(根据《桥梁抗震细则》要求，含伸缩缝宽度取2.1m即可 )，但该桥还是发生纵向落梁，所以在设计中应注意“长桥高墩”，特别是设置有伸缩缝的相邻联桥墩，不仅要将主粱支承长度取值放大一些，还需要设置主粱限位装置。根据国外规范以及《抗震设计细则》精神，同时应设置纵向防落梁构造，同时应注意限位装置不得有碍于防落梁构造的发挥。

2、支座形式和布置方式 支座选型长期以来被忽视，常规粱桥多采用普通橡胶支座，汶川地震后的调查表明普通橡胶支座破坏后加剧了桥梁损伤，建议根据桥梁设防要求，选用适用的支座类型。基本地震动峰加速度峰值0.19地区和以上地区应选择减震型橡胶支座。作为支座的布置是否合理至关重要，汶川百花大桥第5联(5×20m)采用一个阉定支座，其余墩为活动支座。导致全联上部结构水平地震力几乎完全由固定支座下的桥墩承担，该桥墩迅速破坏后，造成全联坍塌网。对于连续梁桥在设置固定支座后，应充分考虑同定支座设置对抗震的不利影响，慎用墩梁固结方案，应注重考虑各墩水平受力的平均分担。

3、柱式桥墩的合理设计 柱式墩是桥梁设计中最为常见的结构形式，日本阪神地震中显示出大量圆形独柱墩崩溃性破坏，汶川地震相关资料表明矩形墩要优于圆形墩，抗震设计中应首先尽量避免选用抗震性能差的圆形独柱结构，同时优先选择矩形截面形式。其次应重视桥墩中间的横梁设置，横梁刚度不宜过大，避免导致“强梁弱柱效应” 的出现，造成结构的第一塑性铰出现在墩柱之上，而不是横梁上，致使结构失效。桥墩是支撑梁体的主要构件，同时由于桥梁结构“上刚下柔”的特点使得桥墩极易出现破坏．其破坏主要包括墩身剪断、压溃和开裂，应根据抗剪计算来配置箍筋，选择合理的箍筋间距，注意箍筋的搭接构造细节。设防裂度7度及以上应通过计算确定墩柱尺寸，保证塑性铰区位于墩柱范围内，甥性铰庆钢筋应根据《桥梁抗震细则》进行加密，加密箍筋可采用12mm一16ram带肋钢筋，但锚固于盖梁、承台部分的加密钢筋采用螺旋箍筋欠妥，施工单位反映由于盖梁中钢筋原有钢筋很多，螺旋筋布置十分困难。建议采用环形箍筋为宜。

结束语：

随着对地震机理认识的逐步加深,提高和完善桥梁结构物的各项功能,以及桥梁抗震构造措施进一步的改进和完善,可以很好地达到桥梁结构的防震和抗震效果。为提高我国桥梁的抗震性能和抵御地震灾害的能力提供可靠的技术保证。

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