橋梁抗震設計要點

陳　偉

(貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司，貴州 貴陽　550008)

?

橋梁抗震設計要點

陳偉

(貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司，貴州 貴陽550008)

摘要：公路交通運輸在抗震救災行動中扮演著十分重要的角色，是搶救人民生命財產和開展震后修復工作的重要渠道。公路橋梁作為交通運輸的咽喉，在震后的緊急救援及災區重建工程中，其作用尤為突出。因此公路橋梁的抗震設計對保障交通運輸的安全穩定運行乃至國家的基礎設施建設而言，都有其不容忽視的存在價值。

關鍵詞：橋梁；震害形式；抗震設計要點

1橋梁震害的主要形式

(1)上部結構損壞。根據產生原因的不同，上部結構損壞又可以分為結構損壞和位移損壞。比較常見的是位移損壞，大體分為上部結構的縱向位移、橫向位移和扭轉，此現象一般在設置伸縮縫的地方較容易發生。如果限位構造失效或者是墩臺支撐寬度不夠，那么在地震中其可能出現較大的位移，導致更為嚴重的落梁現象。

(2)附屬工程損壞。橋梁的主梁與下部墩柱及橋臺連接部位是比較薄弱的，在地震中極有可能因為沒有足夠的限位能力而導致支座脫離主梁、擋塊碰撞破壞、伸縮縫拉斷、臺胸墻剪斷等現象。

(3)墩柱損壞。主要分為兩種形式，一是塑性鉸破壞，這種現象是由于柔性墩柱所用的塑性鉸混凝土在地震中剝落或者破碎導致失去承載能力造成的；二是剪切破壞，這是由于剛性墩柱的變形力不足，所以當地震的強度超過其承載程度時，就造成了墩柱的損壞。

(4)基礎損壞。地震中會因為沙土液化、不均勻沉降或穩定性不夠而造成地層的移位或者斷裂，地基遭到破壞之后，必然會導致橋梁基礎的破壞，一般會產生移位、傾斜、下沉甚至折斷。

2橋梁抗震的級別要求

如果在地震中，公路工程遭到破壞，交通因此中斷，對后期的抗震搶險救災行動的開展將造成非常大的阻礙。因此，依照不同等級公路的重要程度，在對其進行抗震設計的時候，要多方面綜合考慮，不能僅僅計算單一的基本強度抗震，應將橋梁結構的變形和耗能考慮進去，采用三階段三水準的設防原則，(1)為了達到橋梁結構的強度和穩定性要求，不至于被小震損壞，應該對其在彈性狀態下的反應進行計算；(2)為了使橋梁有一定的安全度，中級地震的損壞可以修復，需要對橋梁的截面開裂及破壞時產生的位移進行計算，與地震的荷載效應進行比較；(3)要考慮到橋梁的倒塌，將地震的荷載效應與破壞的荷載進行比較，保證大震不倒。這樣，即使在遭遇多發地震時，橋梁的大體結構一直處于可接受的彈性范圍以內，最終實現“小震不壞，中震可修，大震不倒”的抗震設計目標。

3橋梁抗震設計要點

(1)地段的選擇。在橋梁設計的初級階段，設計者應對工程所處地段的地質進行詳細的考量，對該地區的地震史進行全面的了解，這樣才能對建筑地段有效的進行選擇，對工程進行相應的防護保障。根據地質情況和上部結構對變形與沉降的控制以及施工的難以操作程度來決定基礎的選擇。當地基的承載力較高或者相當高時，適宜用平底基礎。常用的平底基礎是淺平基、沉井基礎、氣壓沉箱基礎。但當土層較厚、其摩阻力可以利用時，可以用打入樁或鉆孔樁基礎；當土層較軟時，但其下有硬層可以用作為持力層時，適宜于用鉆孔樁基礎；如果其下的硬層是巖石，則宜于用嵌巖的管柱。對于這些樁類基礎，若能用高樁承臺以及斜樁，其工程數量將有顯著的節省。

(2)設計合理的結構方案。參考當地的地形地貌，合理的加以利用，盡可能的減少對自然環境的破壞，避開地震斷帶和板塊活躍區，制訂合適的路線和控制點，完善設計方案。如若橋梁規劃在地震活躍區，則應適當修改橋長，合理布置橋孔，盡量使得橋墩橋臺避開易滑動地段，在材料的選擇上，要盡量選擇輕省的。

(3)分析橋梁系統中抗震的強弱部分。從以往的震害資料可以得知，橋梁自身的下部結構崩塌較為嚴重，相對的上部結構抗震能力就要好很多，地震主要會導致橋梁鏈接部分受到破壞，并不會對橋梁的主要功能造成影響，之后的修復工作也比較容易。

(4)保證橋梁的整體性和規則性。為了避免橋梁的結構構件和非結構構件在地震震力的作用下散落，應該在進行平面或者立面的結構布置時，計算好橋梁的幾何尺寸，使其結構具有連續性，剛度均勻規整，增加抗震作用。

(5)橋梁延性抗震設計。在進行橋梁設計時，適當增加結構、構件自身的延性耗能能力，來達到抗震的整體效果，包括利用在梁體與墩柱的連接處加設隔震支座，對塑性鉸的部位特別進行延性設計，以此來降低橋梁的震感，減輕結構受地震的影響，從而達到減輕地震破壞程度的目的，增強橋梁的抗震延性。

(6)防止橋梁落架設計措施。主梁的支撐長度和主梁的限位裝置是在設計公路橋梁時必須要考慮的兩個因素，將主梁的支撐長度適量放大，限位裝置不得妨礙縱向落梁裝置。在構建強震區橋梁的時候，應用較為輕省的鋼結構連續體系，在保證整體結構的同時，減輕自身的重量，可以起到減小慣性的作用，有效的抵抗地震傷害。

(7)橋梁結點抗震設計措施。橋梁的結點區域是保障整個橋梁安全工作的重要組成部分，比如橋墩與蓋梁、基礎之間的結點，還有城區高架橋墩柱的節點，一旦受到損毀，修復起來是極其困難的。因此，在進行橋梁的抗震設計時，為了防止結點被破壞，一定要保證結點區域有相當的承載力。

(8)橋梁抗震新方法。這個方法是從建筑工程中吸取過來的，通過安裝隔震設施、吸震設施和耗能設施來進行地震的防護與抵抗，理論結合實際將此法用于橋梁的抗震的設計中，改善了以往的抗震策略，防患于未然，提前降低安全隱患。

(9)地震多發區的橋梁比其他地區的在設計上更為受限，為了降低震感，保障橋梁的安全，提高橋梁的穩定性，使其不至于在地震中變形過于嚴重，甚至于倒塌，選擇橋梁類型的時候地基工作必須要做好，防止因地基受損而導致橋梁基礎的直接損壞。應盡可能的選擇較低的位置，減輕結構的自重，使用延性材料，減少鋼性材料的使用，橋梁結構的質量中心和剛度中心盡可能的重合。

4結束語

橋梁結構的抗震分析基本上是一種隨機振動的計算方法，應作為橋梁抗震性能的隨機分析方法來發展。橋梁結構的抗震性能，需要從傳統強度理論轉變為延性抗震理論，不應只考慮橋梁結構的強度問題。綜上所述，即便我們不能對地震進行有效的預測，但通過對震害規律的研究探索，可以摸索出有效的防震抗震措施，并在施工建設方面加強質量管控，盡可能的減少地震對公路橋梁的損害。

參考文獻：

[1]龔繼銑.淺談公路橋梁的防震設計[J].科技資訊，2009，(18).

[2]徐旭東.公路橋梁設計與抗震措施的探討[J].科技信息，2010，(20).

收稿日期：2016-02-08

作者簡介：陳偉(1985-)，貴州貴陽人，研究方向；橋梁設計和施工。

中圖分類號：U442

文獻標識碼：C

文章編號：1008-3383(2016)06-0111-01