橋梁抗震設計要點分析

韓沂樹

（煙臺市公路勘察設計院，山東煙臺264000）

橋梁抗震設計要點分析

韓沂樹

（煙臺市公路勘察設計院，山東煙臺264000）

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，所以在橋梁建設過程中，需要對橋梁抗震設計的要點進行分析，及時發現抗震設計中存在的不足，強化橋梁的抗震能力。論文從地震對橋梁的破壞形式和破壞原因入手，對橋梁的抗震設計原理及抗震設計要點進行分析，解決抗震設計中存在的問題。

橋梁；震害形式；震害原因；設計要點；設計方法

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.11.114

1 引言

近年來，各種自然災害給人民的生命財產帶來了許多損失，尤其是地震災害，所以做好防震救災工作越來越重要[1]。地震過后，橋梁的損壞很嚴重，進而影響了災后抗震救災的及時進行。為了使得橋梁的抗震強度及穩定性得到保證，在設計階段要對其抗震能力進行嚴格要求，并且深入研究橋梁的抗震性能，以保證橋梁工程的良好抗震能力，發揮其交通樞紐的作用。

2 橋梁震害的表現形式和原因分析

2.1 主要震害表現形式

2.1.1 橋臺震害

橋臺震害的表現：橋臺連同路基向河心發生移動，隨之引起樁柱式橋臺的樁柱，產生傾斜和開裂，情況嚴重時會折斷；重力式橋臺的胸墻產生開裂，臺體出現下沉和移動；橋頭引道發生沉降，翼墻同時產生開裂[2]。

2.1.2 橋墩震害

橋墩震害主要表現：橋墩發生沉降、傾斜、移位，墩身出現開裂、剪斷破壞，位于受壓緣處的混凝土崩潰，內部鋼筋逐漸裸露并且屈曲，橋墩與基礎的連接處出現開裂和折斷等破壞，如圖1所示。

圖1 橋墩震害

2.1.3 支座震害

由于支座設計沒有對抗震設計規范進行全面考慮，沒有充分準備連接構造和支擋等措施，以及支座形式、材料不足等一些因素，都會引起支座發生較大幅度的滑移和變形[3]。

2.1.4 梁的震害

主梁墜落是一種非常嚴重的橋梁震害，其發生的原因是多方面的，橋臺、橋墩傾斜、倒塌，支座破壞，梁體碰撞，相鄰墩間發生過大相對位移等都會引起落梁。

2.1.5 地基與基礎震害

地基與基礎震害在修復階段很難重新利用，情況嚴重時會引起橋梁的整體倒塌。地基與基礎震害主要表現為地層水平移動、下沉和斷裂[4]。

2.2 橋梁震害原因分析

橋梁的震害原因是多方面的，主要表現為：（1）橋臺或橋

墩失去穩定性；（2）砂上液化和地基失效；（3）地震作用力出現；（4）橋梁結構的造型、構造或連接措施不妥善。

3 橋梁抗震的設計原理及抗震設計方法

3.1 抗震設計原理

抗震、隔震、減震3種方式相結合是現如今最為合理有效的抗震方式。目前，是以一定的假設條件為基礎進行抗震設計計算的，雖然分析手段有所提高、理論有所完善，但是復雜的地震作用、橋梁結構體系本身的復雜性和地基影響的復雜性都會導致理論計算結果和實際受力產生較大偏差。以下是不同的假設條件和設計原理的探討[5]。

3.1.1 靜力法

靜力法假設地震振動和結構物的各部分振動相同，忽略橋梁結構本身動力特性對結構所帶來的影響，將橋梁抗震問題的動力計算轉化為靜力計算[6]。實際振動時，物體只有滿足絕對剛性的條件才能認為各個部分和地震振動一樣，所以此法只對剛度很大的結構適用，例如重力橋墩、橋臺，具有局限性。

3.1.2 反應譜法

反應譜法通過對橋梁結構進行動力特性分析，對各主振動應用譜曲線得到某強震記錄，進行最大的地震反應計算，統計組合主振型的最大反應，求得整體結構最大反應值的近似值。

3.1.3 動態時程分析法

動態時程分析方法將大型橋梁結構離散成有限元動力計算模型，該模型具有多節點、多自由度，輸入地震強迫振動的激振，求解結構反應時程。

3.2 橋梁抗震設計方法

地震的發生具有不確定性、發生形式多的特點。在進行橋梁的方案設計時，不僅僅要考慮功能、外觀以及靜力分析因素，還要充分考慮橋梁的抗震能力，選出優良的抗震結構形式。在進行抗震概念設計時，對于橋墩的形式、上下部的結構連接處等薄弱部位以及孔洞連接部位的設計都要重視。此外，將橋梁的現場位置條件也考慮在內，對方案進行動力分析和地震反應評估，來測試方案能否達到規定的抗震等級。橋梁的整體抗震性能，采用配筋和構造設計的方法來加強薄弱部位的剛度。所以，本文提出如下建議。

1)設計橋梁抗震時，對延性變形、結構整體穩定性、結構強度等方面采用多級設防方式，確保橋梁抗震性能。

2）設計橋梁抗震時，抗震性能方面要加大研究力度，使結構在建設過程中具備更強的適應地震作用的能力[7]。另外，設計橋梁抗震時，對于結構行為能力的設計要系統考慮。對于結構強度的驗算還是變位的，在進行驗算時，要采用被動方式，從設計角度出發做到確保結構的抗震能力得到增強。

3）設計橋梁抗震時，需要深化對抗震延性的研究。大量實例表明，地震發生時，許多高架橋都發生倒塌，這就需要加強對各種形式的橋墩和抗震支座的延性研究，達到有效提高抗震延性的目的，減少在地震過程中橋梁倒塌事故的發生。

4）當對于地震區內的橋梁進行設計時，以地震區結構的抗震設防為基本出發點，針對邊坡倒塌、地裂和砂土液化等對橋梁結構帶來的影響進行深入研究，采用更為科學的抗震設防等級。

4 結語

地震作為常見的自然災害，目前為止，還不能被準確的預測，但我們能夠提前加強相應的防范，減少其帶來的巨大損失。所以，在橋梁設計中，要將地震對結構帶來損壞的規律進行充分的分析，改變以前的傳統強度理論，采用更加適用的延性抗震理論。除了考慮橋梁結構的強度問題外，還要根據地質環境條件來制定較為合理、科學和經濟的抗震方法[8]。在施工建設過程中，強化質量管控，將地震對公路橋梁的損害降到最低以保證人民的生命財產安全。

【1】胡志剛,于長久.橋梁抗震設計及要點分析[J].路橋科技,2014(34): 240-240.

【2】王硯田,覃永明.橋梁震害分析與抗震設計[J].交通標準化,2006 (10):68-69.

【3】郭穆春.公路橋梁抗震設計存在的問題及改進[J].黑龍江交通科技,2014(8):93-93.

【4】鄧標,吳朝東.淺析城市道路橋梁設計的常見問題[J].城市建設理論研究,2011(9)：44-45.

【5】楊忠信.對目前城市橋梁設計中一些問題的探討 [J].科技信息, 2008(15)：60-60.

【6】秦小莉.對城市橋梁設計細節的幾點建議[J].市政設施管理,2009 (1)：34-36.

【7】張文澤.道路橋梁結構設計要點分析[J].黑龍江科技信息，2013(12)：228.

【8】武芳,趙雷.市政橋梁結構可靠性研究的現狀和發展[J].工程結構, 2013(8)：27-28.

Analysis on Aseismic Design Keys of Bridges

HAN Yi-shu
(Yantai Highway Survey and Design Institute,Yantai 264000,China)

Highway transportation plays a very important role in earthquake relief.It is an important way to save people's life and property and carryout post-earthquake rehabilitation.Therefore,in the process of bridge construction,the key points of aseismic design should be analyzed. We should find the shortcomings in aseismic design timely,and strengthen the aseismic capacity of the bridges.This paper starts from the earthquake damage forms and causes,and analyzes the principle and key points of aseismic design,in order to solve the problems in aseismic design.

bridge;earthquake damage form;earthquake damage cause;design key;design method

U442.5+5

A

1007-9467（2016）11-0028-02

2016-10-12

韓沂樹（1981～），男，山東煙臺人，工程師，從事路橋勘察設計研究。