市政橋梁設計的防震設計探究

張永生 （安徽省建筑科學研究設計院，安徽 合肥 230001）

市政橋梁設計的防震設計探究

張永生 （安徽省建筑科學研究設計院，安徽 合肥 230001）

在橋梁建設方面中國始終處于領先的地位，但是因為國內不少地方發生地震的概率低，所以沒有很多的建筑防震設計經驗，因此國內在市政橋梁防震設計方面還存在一定缺陷，文章分析了市政橋梁震害的因素，研究設計市政橋梁的基本原則和理念，并且提出了幾種合理的解決措施。

市政橋梁；防震設計；探究

縱觀歷史，市政橋梁始終都是交通項目建設的關鍵部分，市政橋梁每天都需要承載大量的人流，不但能夠幫助橋梁連接兩地交換物質和金錢，也能夠促進各國之間的文化傳播。但是在自然災害面前橋梁遭受到嚴重打擊，因此人員也應該注重建筑的安全性，怎樣有效避免地震帶來的巨大影響，為未來設計和發展市政橋梁的關鍵，依據震害的成因分析基本原理，然后提出合理的解決措施，為以后發展市政橋梁奠定基礎。

第一，梁式橋梁會因為地震位移導致上部節點活動位置由于沒有設置足夠的蓋梁寬度出現落梁或者梁體碰撞的現象，以至于嚴重影響橋體結構。拱式橋梁一般來說都是破壞拱土和腹拱結構導致的，拱頂和拱圏的拱角位置會形成裂縫，嚴重甚至導致變形。

第二，地震發生以后會液化橋梁地基土，極大程度上破壞了橋梁基礎，同時地表也會出現一定的位移，對橋梁結構整體穩定性造成嚴重影響，增加橋梁落梁出現的概率。

第三，設計橋梁抗震結構的時候經常忽略支座設計的抗震性，因為支座沒有足夠的抗震性能，以至于在地震的影響下，地表形成比較大的變形和位移，嚴重影響梁上部結構穩定性，導致出現不穩定的橋梁結構，上述這種現象會破壞橋梁的眾多部位。

第四，地震對橋梁下部結構的破壞。橋梁下部結構存在相對比較差的抗震性能，地震發生以后橋梁下部結構形成橫向裂縫和豎向裂縫，若橋梁下部結構形成裂縫會嚴重破壞橋梁整體結構。

第五，軟土地基橋梁受到地震影響以后會降低橋梁長度，同時也會引發橋梁地基的移動，屬于一種危害性最大的橋梁震害。

從古至今，橋梁防震設計都是十分重要的。古代設計橋梁結構的時候就能夠充分研究自然災害的影響，設計出很多千年不倒的橋梁。國內設計市政橋梁的主要理論就是西方工程學，相比較古代橋梁結構來說，現代橋梁架構存在很大差距，但是具備相似的性質，都包含地質學科、工程力學的理論。設計橋梁防震結構主要包括兩方面——隔震和防震。防震實際上是依據提高橋梁結構總體強度來確保橋梁設計的抗震能力，隔震實際上就是提高設計的針對性，提升橋梁結構主要部位和構件性能，科學的使用阻尼來對橋梁結構設計，以便于降低關聯損壞和提升橋梁結構抗震能力。

市政橋梁存在不同功能類型和多樣化的形式，設計過程中具備不同的要求，如立交橋設計中一般主要就是多支柱，橋面重心和高度相對比較高，設計橋梁防震標準的時候，需要高出低橋面很多。所以橋梁設計過程中首先明確設計目標，然后分析設計中技術標準和設計需求，在整個工程中進行防震設計，防震設計并不是獨立存在的。此外，設計橋梁防震結構的時候有機統籌經濟效益和防震效果，因地制宜地進行設計，在對造價進行控制的前提下保障設計的效果。設計橋梁結構中應該考慮實時數據，了解環境地質特性、環境情況，對施工場地進行實地考察，進行系統的分析，選擇穩定性比較好的隔震設備[1]。

設計橋梁減隔震的時候需要盡可能降低地震給橋梁造成的損害，現階段開發高效科學的減隔震支座是實現防震、隔震的主要途徑。利用模型來對橋梁結構進行計算，對支座系統參數優化以作為設計的標準。目前減隔震支座設計中依據技術的基本原理可以分為三種類型：滑動摩擦類隔振支座、粘性體減震支座、疊成鋼板橡膠類支座。設計大跨橋梁結構長應用減震技術，不同于市政橋梁設計結構的就是自然阻礙橋梁，一般具備比較小的跨度，但是因為多種因素不是十分常見大跨橋，基本上都是應用在困難高架橋改建中。市政橋梁設計中主要應用半主動、主動以及被動控制的減震阻尼器方式，對阻尼特效和結構剛度調整以后可以降低振動幅度和橋梁位移，盡可能降低地震的損害。被動減震器技術主要包括粘彈性阻尼器、摩擦阻尼器、金屬阻尼器等，上述設備可以有效降低發生地震時梁被輸入的能量，具備維護成本低、可靠性好的優勢。主動控制減震系統沒有很高的應用頻率，實際上就是利用外部能力來對運行形勢進行改變，雖然擁有比較好的控制效率，但是目前該技術不是十分成熟和也不具有可靠性。

市政橋梁設計過程中分析橋梁易損性是主要內容，實際上就是說在一定地面運動參數地震模型的情況下來研究構件的損失概率。地震模型參數有地面持續運動的時間、地震運動加強速度峰值等，上述信息數據就需要具備能夠支持監測地震的設備。結構損傷程度包括5個等級，分別為無、輕微、中等、嚴重、完全。分析地震易損性的過程中主要有3個步驟，即繪制易損性曲、分析結構地震反應、評價構件實驗數據損傷程度。上述系統步驟中都需要科學、系統的理論和數據信息[2]。

目前市政橋梁設計的主要結構形式為鋼筋混凝土，為了避免地面建筑出現比較多的高架橋，受到偶然荷載、自然條件等的影響，經常會出現性能裂化，以至于傳統的防震設計已經逐漸不能滿足實際需求，影響結構域的抗震性能。但是如果想要拆除或重建市政橋梁會浪費很多成本，因此，初始設計的時候需要預留一定的空間。柱間澆筑填充墻加固技術、外包鋼加固技術、加大截面法加固技術等都是現階段常用的技術，近年來橋梁設計人員越來越注重纖維材料加固技術，初始設計橋梁的時候需要依據附近情況，來為以后維護加固預留一定的空間[3]。

設計市政橋梁防震結構的時候應該充分研究地質條件、地面水情況、橋址、車流量、人群分布等，然后依據科學的設計方式和選擇合適的材料來進行施工。經過多年的研究和發展，需要注重細節的設計，形成設計市政橋梁防震結構的基本理念，盡可能降低震后橋梁的損失[4]。

建筑行業成為現代化社會發展的熱點問題，目前社會正在大力發展市政橋梁工程，但是實際操作中防震結構的設計還是會出現一定問題和不足，怎樣存利去害是未來研究的重點。優化市政橋梁的過程中首先對結構進行改進，明確了解市政橋梁設計中有利于和不利于抗震結構設計的部分。重點分析附屬抗震技術、結構抗震設計以及橋梁形狀設計等內容[5]。

設計市政橋梁防震結構屬于高科技含量的工程，不僅需要科學專業知識，也需要專業的科學人才，依據先整體后細節的方式來建立橋梁的整體結構，然后逐項分析處理橋梁體系。建設橋梁的時候需要驗證所有步驟，對校驗結果進行核查，如建設材料如果出現磨損或者裂縫，此時需要加固處理所有材料結構，建設中不管是大問題、還是小問題都需要及時解決，如檢測使用材料的安全性和強度[6]。

綜上，國內是地震高發區域，設計橋梁結構的時候需要切實滿足橋梁抗震的基本需求。橋梁抗震設計人員應該因地制宜的進行設計，保障能夠全面滿足實際需求。

[1]高海洋，等.交聯聚乙烯高壓電力電纜隨地鐵高架橋敷設應用[A].第十九屆華東六省一市電機工程(電力)學會輸配電技術研討會論文集[C].2011.

[2]劉培雷.市政橋梁設計的防震設計分析[J].建筑工程技術與設計，2016(11).

[3]孫崧江，陶葉飛.論巿政橋梁的防震性問題[J].城市建設理論研究（電子版），2013(12).

[4]陳國陽，張雯.市政橋梁設計中的防震設計研究[J].城市建設理論研究，2015(25).

[5] 呂玲玲.市政橋梁設計中的防震設計研究[J].交通世界（工程技術），2015(12).

[6]梁曉佩.市政橋梁設計中的隔震設計分析[J].建筑工程技術與設計，2015(14).

U442.5+5

A

1007-7359（2016）05-0208-02

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.05.073

張永生（1978-），男，安徽懷寧人，畢業于合肥工業大學，碩士；高級工程師，國家注冊一級建造師。