現階段公路橋梁設計及其抗震優化的探究

梁 祥，武圣章

(1.上海市城市建設設計研究總院江西分院，江西 330000；2.江西省公路科研設計院，江西 330000)

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現階段公路橋梁設計及其抗震優化的探究

梁 祥1，武圣章2

(1.上海市城市建設設計研究總院江西分院，江西 330000；2.江西省公路科研設計院，江西 330000)

隨著我國交通事業的飛速發展，公路橋梁建設逐漸成為了當前社會發展的重要部分，公路橋梁作為公路交通運輸的一個重要組成部分，其設計的好壞不但關系到公路橋梁的安全、穩定運行，還會對國家的基礎設施建設造成重大影響，本文主要對現階段公路橋梁設計及其提高抗震能力的措施進行探討。

公路橋梁；抗震設計

1 公路橋梁結構震害及其原因分析

1.1 橋梁上部結構的震害

這類震害，根據其產生原因一般可以分為移位震害和結構震害，其中移位震害的比較常見，一般容易出現在設有伸縮縫的位置，其主要表現為上部結構的橫向移位、縱向移位以及扭轉。當上部結構的移位超過了臺、墩等的支撐面時就容易會產生嚴重的落粱震害，其原因是由于墩臺的支承寬度不夠或限位構造不牢導致，在地震力的影響下，使得梁與墩臺之間產生相對位移，移位較大時就容易出現落梁現象。

1.2 橋梁墩柱的震害

這類震害主要表現為：橋墩沉降、傾斜、移位，墩身開裂、剪斷，鋼筋裸露屈曲等等。其震害的主要特征是：塑性鉸破壞和剪切破壞，通常柔性橋墩容易產生塑性鉸破壞，主要出現在墩柱底部、頂部和墩柱與系梁連接處，在地震力的影響下容易導致塑性混凝土剝落、破碎，從而失去承載能力；而剪力破壞則主要表現在剛性橋墩上，由于橋墩的變形能力小，主要以剛性強度來抵抗地震力的影響，當地震力超出其承載范圍時，就容易產生剪切破壞。

1.3 附屬工程的震害

這類震害，通常發生在橋梁的主梁與下部墩柱以及橋臺連接處都是最為脆弱的部位。在受到地震力的影響下，如果附屬工程沒有一定的限位承受力就容易產生震害現象，其主要表現為擋塊碰撞破壞、伸縮縫拉斷、支座脫離主梁、臺胸墻剪斷等。

1.4 地基基礎的震害

這類震害通常是受到地震力的影響，地基很容易受到破壞，主要是指地震作用下因砂土液化、不均勻沉降及穩定性不夠等因素導致的地層水平滑移、下沉、斷裂，而地基的破壞一般都會導致基礎的破壞，主要表現為基礎的移位、傾斜、下沉、折斷和塑性鉸破壞。

2 公路橋梁設計中抗震設計要點

2.1 橋梁上部結構的抗震設計

加強公路橋梁的上部結構的抗震設計，其主要目的是通過提高橋梁上部結構的整體性，來對橋梁上部結構發生的位移進行限制，以提高其抗震性能。因此，在橋梁上部結構的抗震設計中，為了減少了橋梁的伸縮縫，并降低橋梁因橋跨分離而發生位移的風險，甚至引發落梁事故，因此對于主梁的設計可以用連續梁來代替簡支梁。倘若由于施工條件的影響必選用多跨簡支梁時，那么就可以將其設計成為先簡支后連續、結構連續的構造，并采用連續性的橋面，進而加強梁間的縱向與橫向的聯系。

2.2 橋梁下部結構的抗震設計

在橋梁下部結構的抗震設計中，通常都采用重力式T形或U形結構來作橋臺的截面形式，它與帶耳墻的埋置式橋臺和柱式橋臺相比，具有抗震性能好，施工便捷，造價成本低的特點。此外，還需要考慮橋墩的延性，通常可以采用合理的設計來提升橋墩的延性，使之在地震力的作用下可以形成比較穩定的延性、塑性鉸，從而產生彈性變形來以分散地震力的影響。

2.3 橋梁連接件的抗震設計

在橋梁結構抗震中，在支座和伸縮縫等薄弱部位都容易受到地震力的影響。因此，在對橋梁連接件部位進行抗震設計時，我們要盡量降低伸縮縫數量，而且，在伸縮縫的設計中，要求它的支承面有一定的變形力和寬度，來應對在地震力影響下產生的位移。

2.4 橋梁結構方案的設計

在橋梁設計中需要注意，首先合理的設置橋梁結構的重心高度，減小橋梁的自重，從而減少橋梁的內應力，達到提升橋梁結構的穩定性；其次合理的設置橋梁結構的長度與高度，減少橋梁結構各個部位之間的震動差異；再次合理的設置橋梁結構的剛度，采用延性材料來加強結構的變形能力，并最大程度上調整好橋梁結構的質量中心和剛度中心的重合，從而來減少地震的附加地震力；最后加強對地基的處理，盡量避免地基的變形而帶來不必要的影響。

3 公路橋梁抗震優化對策

3.1 采用橋梁延性控制法

在橋梁結構抗震性能設計中橋梁的延性減震也是十分普遍的方法，其主要做法是加強橋墩某些部位的延性，讓這些部位在地震作用下依然能夠形成穩定延性塑性鉸，進而產生彈塑性變形來延長結構周期，達到分散地震的能量的目的。

3.2 采用隔震支座和阻尼器相結合的系統

利用增加公路橋梁結構的柔性和阻尼來降低橋梁的地震反應帶來的影響，是當前抗震設計中應用廣泛的手段。隔震支座法能夠有效的加強橋梁的抗震性能，同時增加對地震力的阻尼也能夠有效的提升橋梁抗震性能，將二者結合起來，抗震性能會加倍。隔震支座和阻尼器可以在地震的作用下，加強橋墩的彈塑性變形從而耗散地震能量，從而有效的降低橋梁墩、臺所受的水平地震力帶來的影響，達到提高了橋梁結構的抗震性能的目的。

3.3 引進新型橋梁的抗震設計方法

在以往的橋梁結構抗震設計中，我們主要采用提高結構強度和增強結構延性的方法來保障橋梁結構抗震能力。但是這種方法在實際應用中有一定的局限性，由于地震的影響力與橋梁的抗震能力都是未知的，因此，當地震發生時，橋梁依然受到了損害。所以，引進新型的橋梁抗震設計法勢在必行。現階段，在橋梁結構設計中我們開始采用型鋼混凝土結構，這種型鋼混凝土結構具有承載能力強、抗剪能力強、延性強的特點，因此，逐漸被廣泛應用。

4 結束語

總之，公路橋梁作為我國經濟建設發展的生命線，與人們的生活息息相關并發揮著重要的作用。隨著我國經濟的發展和綜合國力的增強，人們對公路橋梁建設提出了更高的要求。

[1] 陳虎.橋梁抗震概念設計[J].國外建材科技，2004，(2).

[2] 魯明.淺談現代城市道路設計理念[J].黑龍江交通科技，2015，(11).

2016-03-11

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1008-3383(2016)11-0104-02