高速公路常規橋梁抗震設計注意事項

雒建哲

（甘肅省交通規劃勘察設計院股份有限公司）

地震區的橋梁結構設計覆蓋面較廣，應充分兼顧地震對橋梁結構的影響。結構安全是首要設計目標，應確保在地震條件下結構依然可維持穩定或是最大限度減小震害，從而給車輛的通行營造安全的環境，避免不必要的社會經濟損失。

1 工程概況

S38 線王格爾塘至夏河（桑科）高速公路主線長41.595㎏，沿線共建設橋梁11992.35m/37 座，采取雙向四車道建設標準，公路I 級荷載。根據現場地質條件及橋梁建設規模等因素確定洪水頻率，采取特大橋1/300、大中橋及小橋涵均為1/100 的標準。本項目橋梁建設區域地質條件特殊，跨越0.15g 和0.2g 兩個地震烈度區，為保證橋梁安全，采取八度（0.2g）抗震設計方式。

2 橋梁結構設計

2.1 橋梁設計要點

本項目橋梁建設于河谷區，橋孔布設充分兼顧現場地形及水位控制要求。以地質、水文等方面自然因素為立足點，以結構安全、經濟高效、造型美觀為發展目標，由此展開橋梁結構的設計工作，保證橋梁結構可取得良好的綜合應用效果。中、小跨徑橋梁建設工作量較小，本著標準化、裝配化的原則展開設計工作，以20m、30m、40m 預應力混凝土箱梁居多。

項目主線標準跨大中橋梁總量為29 座，設置裝配式預應力混凝土連續（簡支）箱梁，將其作為各橋的上部結構，普遍為多箱單獨預制的方式，形成先簡支后連續的結構體系。設柱式/薄壁空心墩、柱式/肋板臺及鉆孔灌注樁，共同承受上部荷載及行車荷載，構成橋梁下部結構。

以《裝配式預應力混凝土連續（簡支）箱梁橋上部構造》為主要依據，在施工前組織圖紙審閱，以便每位參建人員都可準確掌握橋梁結構特點及建設要求，以此作為正式施工的基本指導。

部分橋梁建設于緩和曲線上，在預制箱梁期間應充分考慮到主梁參數表，以其中給出的尺寸要求合理組織預制作業，視實際情況調整梁長和鋼筋。

部分橋梁建設于平曲線段，應采取標準跨徑設計標準，根據均向布置的原則形成適量理論跨徑線[1]。根據預制梁的實際情況合理調整梁長，從而有效規避內、外弧差的異常狀況。梁長變化段的設置應注重對位置的選擇，以兩等分跨中橫隔梁的兩側較為合適，預應力鋼束變化段的位置則以跨中直線段為宜。邊梁外懸臂的長度控制應充分考慮到路線平面資料，以此為指導合理放樣。

2.2 上部結構設計要點

⑴連續箱梁施工遵循的是多箱單獨預制、簡支安裝的基本原則，為提高橫向整體性，除了在箱梁上增設端頭橫隔梁外，還需在跨間布設適量的橫隔板并使其與主梁保持垂直的位置關系。

⑵為提高模板的制安效率，主梁沿縱向外輪廓尺寸不采取任何改變措施，以給定角度為基準合理開展梁端斜角的安裝作業。以懸臂長度為依據，根據實際情況合理調整內、外側邊梁的懸臂處鋼筋，使其布設具有合理性。橋臺背墻線在設置時應遵循與梁端線保持平行關系的基本原則，可調整邊梁懸臂端尺寸或護欄的布設區域，由此構成橋面曲線。施工期間注重對梁長參數的分析，以此為依據合理組織支模澆注作業，將各梁依次編號，合理保管。

⑶橋面橫坡結構組成包含預制箱梁頂、墩臺蓋梁及支座墊石，通過順坡澆筑的方式形成箱梁頂板及橋面板，選取適量鋼板并將其預埋于箱梁底面支座處，并保證鋼板維持水平狀態。橋梁縱橫綜合坡度對箱梁施工具有較明顯的影響，因此應加強對支座梁底預埋鋼板中心外露值的檢驗，若實測結果不滿足調平要求，則要及時增設合適規格的梁底楔形塊[2]。

⑷鋼絞線的錨固宜設置在梁端，為避免錨固鋼板超越支承中心線的情況，應處理成對彎起的鋼束錨固面，將其設置為臺階型式。

⑸箱梁端部預制期間，在箱內側采取加厚處理措施，此舉可為錨具的布設提供良好的條件。

⑹橋梁上部結構施工均采取的是通用圖形式，綜合考慮預制尺寸和梁端夾角，合理調整鋼筋，使各處的鋼筋都可發揮出應有的作用。

2.3 下部結構設計要點

橋梁下部結構施工中，墩臺基礎為鉆孔灌注樁的形式，以坐標控制為核心，經過尺量后進一步掌握施工情況，若有誤則及時與設計單位取得溝通，就相關事項作深入的探討，提出切實可行的解決方案，再恢復施工。

3 橋梁抗震設計

3.1 抗震設防標準

抗震設計為本橋設計工作中的重點環節，此處的設計效果將對橋梁的整體質量帶來明顯影響，應貫徹以防為主的理念，經多重對比后選擇最有利的抗震結構體系，輔以行之有效的減隔震措施，形成多重防護屏障，確保橋梁的抗震安全性。根據行業規范[3]以及現場地質情況，本項目橋梁抗震設防類別均采取B 類。

B 類橋梁抗震設計工作中，分兩種情況加以考慮：E1 地震作用，全橋結構在地震作用下不受損；E2 地震作用，全橋結構在地震作用下不發生倒塌或是大幅度的受損，在采取加固措施后依然可滿足應急通行需求。為滿足B 類橋梁所提出的結構抗震能力要求，在設計時應保證墩身、墩柱可進入塑性狀態，以蓋梁為代表的各類保護構件均不可處于屈服狀態。

基于前文對各項設計原則的分析，認為在不同柱式墩墩高條件下其對應的設計原則也應及時調整，高度＜5m 時縱橋向按彈性設計；高度＜10m 時橫橋向按彈性設計。此外，在墩高＞55m 的條件下，也應按照彈性設計，以免出現橋墩養護難度偏大的情況。

3.2 抗震結構體系

3.2.1 結構抗震設計

本項目橋梁建設區均為典型的高震區，易威脅到橋梁的正常使用。為保證橋梁結構的完整性與穩定性，跨徑增設橫隔板，梁端增設端橫梁，選取適量抗震拉桿并將其布設在相鄰橋臺之間。橋墩結構組成方面，以柱式墩為主要形式，墩柱間增設地系梁，具體情況如圖1 所示。基礎部分均選擇的是樁基礎，其具有柔度適中的特點，可適應結構的變形需求。

圖1 墩柱地系梁

3.2.2 結構約束體系的確定

結合聯長、墩高等方面的情況，配置滑板橡膠支座、高阻尼橡膠支座、水平力分散型板式橡膠、固定盆式支座等結構，由此構成完整的支撐體系，使橋梁具有足夠良好的抗震性能。

長聯橋建設中，陡坡上橋梁將形成向下坡方向的變形現象，該部分變形將隨時間的延長而逐步累積，因此需組織橋梁縱向剛度分析，以妥當的方式優化橋梁動力性能。綜合考慮溫度效應和抗震設計結果，優化中間墩的布設形式，以墩梁剛性連接方式為宜，具體采用固定盆式支座。聯端選擇的是四氟板式橡膠支座，其綜合應用效果較好，可滿足地震時的變形要求。以中間墩的墩高為依據合理選擇支座形式，若高度＞10m，以水平力分散型板式橡膠支座為宜；反之，則選擇高阻尼橡膠支座，其具有優良的抗剪切變形能力。

3.2.3 限位裝置

橋墩、橋臺兩部分結構橫向設剛性擋塊，再通過粘貼的方式于側面設橡膠塊，通過該裝置發揮出碰撞緩沖的作用。聯端墩和橋臺兩處配置抗震拉桿，構成完善的防護體系，以免發生落梁現象。梁端設橡膠塊，該部分既可緩解沖擊又可維持梁的整體穩定性，以免其出現位移現象。

3.3 主要抗震措施

地震具有極強的不確定性和不可預見性，部分優質構造在地震作用下易失效。對此，應積極采取抗震措施，最大限度減小地震對橋梁結構的影響。

⑴根據抗震規范中所提出的要求，蓋梁寬度應達到70+L/2，（L 為梁的計算跨徑，m）因此可適當增加蓋梁縱橋向寬度。

⑵中大橋結構中，對墩臺擋塊的鋼筋采取加強措施，即φ20@10，箍筋直徑φ12mm。

⑶0.15g 地區的大中型橋梁中，均增設抗震錨栓，小箱梁設置縱向擋塊。對于0.1g 及其以上的地區，在設置現澆箱梁的同時還需配套限位器。

⑷空心板端每孔均布設橡膠塊，對于伸縮縫處，應設橡膠墊塊。

⑸加強背墻主筋，其目的在于提高背墻的抗震能力，以免在地震破壞條件下而發生落梁現象。

⑹構造物箍筋均選擇的是135°彎鉤的形式，其能夠穩定在混凝土核心區，從而達到維持橋墩穩定性的效果。

⑺重力式臺高度＞8m 時，施工所用材料以C20 片石混凝土為宜。此外，加強對臺身與臺帽、臺身與基礎之間的處理，配置適量短鋼筋。

4 結束語

高速公路橋梁設計具有系統性，抗震設計是不可或缺的環節，且對于地震區的橋梁工程而言更為重要。文章則結合工程實例展開有關于抗震設計的探討，希望所提內容可作為設計工作的參考，從而提升橋梁的抗震設計水平。