城市橋梁抗震設計問題分析

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摘要：伴隨著城市發展以及市民出行需求的日益增長，城市大型互通式立交橋、跨線高架橋應運而生。但我國同時又是一個地震多發的國家，研究城市橋梁的抗震問題尤為重要。

關鍵詞：城市橋梁；抗震；設計

橋梁作為城市公共交通的重要組成部分，在保障人們日常生活起著極其重要的作用。由于地震的難預測性以及強破壞性，我們唯一的選擇就是加強橋梁的抗震設計。

1、明確橋梁抗震設計的重要性

1.1地基缺乏抗震設計

有些橋梁地基在設計的時候采用排架樁地基，這種設計會大大降低地基的承載力，導致橋梁橫向或者豎向位移。此外，工程中還出現過由于地基修建不穩而造成橋梁抗震性能降低的情況。

1.2橋梁支座缺乏抗震設計

橋梁支座缺乏抗震設計或者橋梁支座型式設計不合理、材料質量不過關同樣會導致支座在地震中發生位移與變形，最終無法抵御地震的破壞。

2、城市橋梁抗震設計建議

2.1延性設計

城市橋梁延性抗震設計中的驗算準則主要有強度破壞準則、變形破壞準則、能量破壞準則以及基于低周疲勞特征的破壞準則。延性抗震設計對于橋梁的抗震尤為重要，因此，筆者建議在做橋梁延性驗算的時候充分考慮設計與工程實際相結合，選擇合適的驗算準則，做精確的計算，以提高結構的延性性能，最終保證橋梁的抗震性能。

2.2重視基礎抗震設計

對于橋梁而言，基礎是承重主體，也是抗震的關鍵結構。一旦基礎被破壞，不僅在地震發生的時候會造成嚴重的后果，在地震之后橋梁也無法修復，只能重建。這樣就大大增加了經濟損失。所以在橋梁抗震設計中一定要重視基礎抗震設計。只有在保證基礎牢固的前提下，才能保證橋梁的上部結構的穩定。

2.3重視支座抗震設計

作為承上啟下的構建，支座是整個橋梁抗震中最薄弱的部位，震害極為普遍。國內外不少學者提出減震、隔震支座的概念，通過在橋梁支座上采取必要的減震、隔震構造，使結構通過上部結構的位移變形消減地震能量，實現結構抗震目標。自汶川地震后，橋梁的減震隔震設計得到重視，我國先后修訂與制定了公路、城市道路橋梁的抗震設計規程，減震隔震支座成為高烈度區橋梁抗震設計的一種理念。

3、案例分析

寧波市北環東路（世紀大道～東外環路）快速化改造工程位于鎮海區，抗震設防烈度為7度，全線采用高架橋+地面道路快速路，選取其中主線高架橋跨徑組合為33+50+33m，梁寬25.5m，與G匝道橋跨徑組合為3×30+27m，梁寬13m，橋墩為雙柱墩，墩高10m左右。因此該橋可以概括為自重大、結構剛度大。建模時，主梁、墩均采用空間的梁單元；承臺模擬為單個質點，并賦予相應質量；對樁基的模擬采用等效土彈簧的辦法，即把每根單樁模擬為 6×6 等效土彈簧，土彈簧剛度根據“m”法確定。根據有無加隔震支座的不同分別建立 4 種典型狀況下的橋梁模型。

3.1延性方案

延性抗震的主要特點是利用結構構件本身進入塑性狀態來實現結構整體的抗震安全，本項目針對所選的4個典型橋式，基于延性的抗震體系進行結構的抗震設計、地震內力需求與驗算。其中6車道主線模型和匝道模型在E2作用下，橫橋向橋墩狀態見表1和表2。

根據對典型橋梁的延性抗震設計方法研究，得出如下結論。

（1）在 E1 地震作用下，各典型橋梁橋墩的能力需求比均>1，這表明橋墩具有足夠的強度，滿足“小震不壞”的性能目標。

（2）在 E2 地震作用下，各典型橋墩均進入塑性狀態，由此根據能力保護的計算原則計算得到各單樁的設計荷載，經驗算各單樁均進入塑性狀態，部分單樁甚至被拉斷。

3.2減隔振方案

根據對匝道橋的分析，選定鉛芯橡膠支座作為減隔振支座。減隔振支座分為單向活動支座和多向支座，根據需要布置在不同的墩上。其中6車道主線模型和匝道模型在E2作用下，橫橋向橋墩狀態見表3和表4。

計算結果表明如下結論。

（1）匝道、正線各典型橋梁采用減隔震設計以后，各墩、樁在E2地震作用下均滿足性能目標檢算需求，均為彈性工作狀態，即在設防的地震作用下，墩、樁主要構件不發生損傷或僅發生微小損傷，震后不需要修復。

（2）匝道橋鉛芯橡膠支座在E1地震作用下的變形僅為3cm，在E2地震作用下也<15cm，正線橋支座在E2地震作用下的變形也<15cm，均未超過其極限變形能力，表明在設防地震作用下，支座不會發生滑脫現象。

4、結論

現階段，我國城市交通壓力日益增強，在對車輛進行限制的同時，城市橋梁成為緩解交通壓力的不二選擇，因此，要想有效地提高橋梁的質量，抵御地震的破壞，必須在橋梁抗震設計方面加強研究，積極探索橋梁抗震設計的新方法、不斷完善自身設計水平，更好地保障城市橋梁的抗震性能。

參考文獻：

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