橋梁抗震與抗風(fēng)設(shè)計(jì)理念及設(shè)計(jì)方法

郭高潔

(中國市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司 四川 成都 610081)

橋梁抗震與抗風(fēng)設(shè)計(jì)理念及設(shè)計(jì)方法

郭高潔

(中國市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司 四川 成都 610081)

橋梁建設(shè)逐漸成為我國公路建設(shè)的重要組成部分，注重對橋梁抗震和抗風(fēng)設(shè)計(jì)理念進(jìn)行探討，能夠完善當(dāng)前我國橋梁建筑中存在的缺陷，提升橋梁建筑的實(shí)際使用能力，為人們的生產(chǎn)和生活提供安全保障。對橋梁抗震和抗風(fēng)設(shè)計(jì)理念以設(shè)計(jì)方法的深入研究也是促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展，加快國家綜合實(shí)力的基礎(chǔ)性保障。

橋梁建設(shè)；抗震；抗風(fēng)；設(shè)計(jì)理念；設(shè)計(jì)方法

引言：社會(huì)發(fā)展逐步加快，橋梁建設(shè)逐步增多，但對于橋梁的抗震和防風(fēng)設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)方法的實(shí)際掌握與應(yīng)用卻缺少專業(yè)性。注重對橋梁抗震和抗風(fēng)能力的理念和技術(shù)含量進(jìn)行深入研究，能夠彌補(bǔ)當(dāng)前橋梁建筑中對橋梁抗震抗風(fēng)的理論缺失，完善橋梁建筑的理論基礎(chǔ)，促進(jìn)我國橋梁建筑逐步實(shí)現(xiàn)質(zhì)量好、效率快的建筑體系，促進(jìn)我國社會(huì)公共設(shè)施建筑的不斷發(fā)展。

一、橋梁抗震和抗風(fēng)設(shè)計(jì)發(fā)展現(xiàn)狀

近年來自然災(zāi)害增多，為國家?guī)順O大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，嚴(yán)重阻礙了社會(huì)的建設(shè)與發(fā)展。注重基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的抗震抗風(fēng)能力設(shè)計(jì)，能過為我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供保障，橋梁建設(shè)是國家交通事業(yè)和建筑事業(yè)發(fā)展的重要組成部分，對橋梁抗震發(fā)展現(xiàn)狀的研究能夠?yàn)樘岢鰶Q絕措施，促進(jìn)我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)更完善發(fā)展做理論主導(dǎo)[1]。

（一）橋梁抗震的概念

橋梁抗震主要指依據(jù)當(dāng)前自然災(zāi)害多發(fā)的自然發(fā)展?fàn)顩r為基礎(chǔ)轉(zhuǎn)變原有的橋梁設(shè)計(jì)理念，結(jié)合先進(jìn)的技術(shù)手段和地震預(yù)防理念對橋梁建筑進(jìn)行更合理化建設(shè)。在實(shí)際工作中，以我國多年前橋梁建筑的經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)對橋梁建筑工程中各部分建設(shè)進(jìn)行總結(jié)和思考，將橋梁抗震思想應(yīng)用到橋梁的總體施工建設(shè)當(dāng)中，加強(qiáng)對橋梁建筑中對防震能力的進(jìn)一步應(yīng)用，最大限度的開發(fā)橋梁建設(shè)各個(gè)項(xiàng)目的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，進(jìn)一步提高橋梁的建設(shè)質(zhì)量，為橋梁應(yīng)對自然災(zāi)害提供技術(shù)保障，降低國家經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡，促進(jìn)我國建筑實(shí)施的逐步發(fā)展。

（二）橋梁抗震現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)外的橋梁抗震技術(shù)的發(fā)展主要分為兩種：一是延展性[2]，這種抗震技術(shù)主要采用橋梁建筑的中鋼筋結(jié)構(gòu)的可變性對受地震破壞嚴(yán)重的橋梁進(jìn)行重新修整，降低橋梁的受損程度；二是減震性，在橋梁建筑過程中添加相應(yīng)的減震措施，例如在橋梁上層中添加一定的橡膠墊達(dá)到緩解地震震動(dòng)強(qiáng)度的目的，這種設(shè)計(jì)是當(dāng)前橋梁進(jìn)駐中最長使用的抗震、減震措施，被廣泛應(yīng)用到現(xiàn)代橋梁建筑中。

（三）橋梁抗風(fēng)概念

橋梁抗風(fēng)主要是指依據(jù)當(dāng)前橋梁建筑的現(xiàn)狀，應(yīng)對橋梁應(yīng)用過程中大風(fēng)天氣對橋梁造成影響，引起橋梁建筑時(shí)間較久遠(yuǎn)的部分橋段引起橋梁結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定使橋梁失去平衡，造成經(jīng)濟(jì)損失或者人員傷亡的現(xiàn)象的防護(hù)，提升橋梁的抗風(fēng)能力是對橋梁質(zhì)量檢測的另一種手段。

（四）橋梁抗風(fēng)現(xiàn)狀

橋梁建筑中最常見的建筑問題即橋梁的抗風(fēng)能力的不但加強(qiáng)，由于風(fēng)力過大造成行駛在僑中的車輛或人失去平衡力，處于安全狀態(tài)較低的狀況中，自身平衡能力逐步喪失。隨著橋梁數(shù)量逐漸增多，橋梁的空間跨越性逐步增大，橋梁建設(shè)者和技術(shù)人員逐步開始考慮到橋梁的顫振性進(jìn)行分析，避免橋梁由于大風(fēng)等自然狀況發(fā)生時(shí)造成橋梁整體橫向位移，加強(qiáng)橋梁建筑抗風(fēng)能力，穩(wěn)固橋梁橋板與橋墩的銜接增強(qiáng)橋梁的穩(wěn)定性吧，促進(jìn)橋梁應(yīng)對強(qiáng)風(fēng)災(zāi)害的能力，提升橋梁的抗壓、抗風(fēng)強(qiáng)度。

二、橋梁抗震設(shè)計(jì)方法

（一）橋梁結(jié)構(gòu)遭受地震破壞的主要形式

依據(jù)當(dāng)前我國掌握的橋梁寄主中遭受地震破壞的情況總結(jié)發(fā)現(xiàn)，主要由地震造成低沉斷裂引起橋梁坍塌，橋梁結(jié)構(gòu)的承受能力小于地震強(qiáng)度造成橋梁保護(hù)層脫落、或者橋梁建筑結(jié)構(gòu)的承壓能力較差引起橋梁斷裂。這幾種橋梁結(jié)構(gòu)問題都是造成橋梁結(jié)構(gòu)遭受到地震影響的主要形式，其中除了底層斷裂造成橋梁坍塌問題是人為無法彌補(bǔ)的問題外，其他的幾種情況都可以通過轉(zhuǎn)變橋梁建設(shè)中的技術(shù)手段和提升橋梁的質(zhì)量保障改善橋梁受到地震破壞的影響程度。

（二）橋梁抗震的設(shè)計(jì)

橋梁抗震的設(shè)計(jì)中注重應(yīng)用彈力調(diào)節(jié)理論提升橋梁的抗震能力[3]。地震對橋梁的破壞主要表現(xiàn)在對地震的震波強(qiáng)度逐漸增大，超出了橋梁對壓力的承受范圍，從而引起橋梁斷裂或者橋梁保護(hù)層脫落，橋基受損嚴(yán)重，造成橋梁坍塌。增加橋梁的抗壓能力，增大橋梁自身建設(shè)中對地震波的強(qiáng)度的調(diào)節(jié)，例如：在橋梁建筑中應(yīng)用適當(dāng)?shù)南鹉z墊或者增加橋梁與橋墩間連接的抗震強(qiáng)度，提升橋梁整體震能力。

（三）橋梁抗震建設(shè)的主要原則

橋梁抗震能力逐步增強(qiáng)應(yīng)當(dāng)以橋梁建筑的實(shí)際情況相結(jié)合，促進(jìn)橋梁抗震能力的進(jìn)一步增強(qiáng)。在進(jìn)行橋梁抗震建設(shè)時(shí)首先應(yīng)當(dāng)對橋梁建筑的實(shí)際地理環(huán)境進(jìn)行勘測，從實(shí)際地理狀況出發(fā)，選擇合適的抗震方式，避免多種抗震方式并用，造成建筑成本增加；其次，橋梁的抗震技術(shù)應(yīng)當(dāng)以橋梁建的承受能力進(jìn)行分析，做好橋梁建設(shè)當(dāng)中對橋梁遇到地震后造成的后果進(jìn)行建設(shè)前分析，盡量全面的考慮橋梁應(yīng)對地震發(fā)生的狀況進(jìn)行及時(shí)應(yīng)對，提升橋梁的抗震性。

三、橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)方法

（一）橋梁結(jié)構(gòu)遭受大風(fēng)破壞的主要形式

橋梁遭受到大風(fēng)天氣的襲擊是當(dāng)前橋梁建筑遭受破壞最常見的形式之一。主要有顫振、馳振、抖振、渦振和拉索風(fēng)振幾種主要形態(tài)[4]。其中顫振主要是對橋梁的橋面產(chǎn)生影響，抖振主要你、對橋梁的可靠性產(chǎn)生影響，渦振和拉索風(fēng)振主要對橋梁的橋塔產(chǎn)生影響。對橋梁遭受大風(fēng)破壞的主要形式進(jìn)行分析能夠?yàn)榧訌?qiáng)橋梁的防風(fēng)建設(shè)提供了良好的解決入口。

（二）橋梁抗風(fēng)的設(shè)計(jì)

建設(shè)橋梁的抗風(fēng)措施設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)注重對橋梁面對的風(fēng)向進(jìn)行了解，通過建設(shè)橋梁護(hù)欄設(shè)計(jì)以及橋塔形式的建筑，降低橋梁主體受風(fēng)力影響的程度，通過橋塔多種形式的轉(zhuǎn)變，對大風(fēng)的風(fēng)力產(chǎn)生抗風(fēng)和減弱風(fēng)力的效果，穩(wěn)固橋梁主橋段，增加橋梁的穩(wěn)固性，減少風(fēng)對橋梁主體造成的破壞，避免橋梁整體橫向位移，造成橋面坍塌。如1，將橋梁建設(shè)成三角形，利用三角形穩(wěn)定性原理，加強(qiáng)橋梁的穩(wěn)固性，提升橋梁的抗風(fēng)能力。

圖1 橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)圖

（三）橋梁抗風(fēng)建設(shè)的主要原則

提升橋梁建筑的抗風(fēng)能力應(yīng)當(dāng)注重橋梁建筑的安全建筑，保障橋梁建筑的質(zhì)量性，提升橋梁建筑的整體性，一方面注重提升橋梁建筑的美觀程度，應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持橋梁建筑的實(shí)用性與美觀性相結(jié)合的原則進(jìn)行橋梁建筑，另一方面注重對已經(jīng)完成的橋梁建筑進(jìn)行保護(hù)和維修[5]，促進(jìn)橋梁的抗風(fēng)能力，提升橋梁的穩(wěn)固性，促進(jìn)橋梁的抗風(fēng)能力得以提升。

結(jié)論：

對橋梁抗震抗風(fēng)設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)方式的討論，能夠?yàn)楫?dāng)今我國橋梁建筑提供理論指導(dǎo)依據(jù)。橋梁建設(shè)是國家發(fā)展的重要組成部分，也是交通運(yùn)輸建設(shè)中的主體，加強(qiáng)橋梁抗震抗風(fēng)能力的提升能夠促進(jìn)我國建筑事業(yè)的逐步發(fā)展，完善橋梁建筑中存在的不足，提升橋梁建筑的質(zhì)量，為促進(jìn)我國交通運(yùn)輸業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)做有力的理論指導(dǎo)。

[1]高福林.橋梁結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)與對風(fēng)響應(yīng)[D].長安大學(xué),2009.

[2]畢延超.地震與風(fēng)作用下的橋梁振動(dòng)控制措施[D].長安大學(xué),2009

[3]楊寬厚.城市橋梁抗震性能評(píng)估及加固方法研究[D].北京建筑工程學(xué)院,2012.

[4]顏娟.金馬大橋工程的結(jié)構(gòu)分析與研究[D].大連理工大學(xué),2002.

[5]趙大永.大跨度連續(xù)梁橋動(dòng)力特性分析[D].大連理工大學(xué),2014.

TU7

B

1007-6344（2016）07-0083-01

郭高潔，男，1977年9月，山西和順縣人，本科，高級(jí)工程師，主要從事道路橋梁設(shè)計(jì)管理工作。