現階段公路橋梁設計及其抗震優化

劉耀川

摘 要：近年來，我國社會日益繁榮，交通事業的發展速度不斷加快。因此，現階段的公路橋梁安全性在交通事業中扮演著非常重要的角色。一方面公路橋梁的安全設計，能夠保證人民的生命安全。另一方面，公路橋梁的安全設計是推進我國經濟發展的重要保障。為了加強我國的公路橋梁抗震優化研究，相關工作人員必須要及時更新設計理念，拓寬知識視野，充分運用科學的方法進行抗震優化設計。

關鍵詞：公路橋梁;抗震優化;橋梁安全

中圖分類號：U442.55 文獻標識碼：A

0 引言

通過查閱已有的資料發現，我國地理位置處于兩大地震帶之間。所以在我國的大部分地區都會有地震的風險。眾所周知，地震不僅會給我們的生命財產帶來威脅，對我們的日常生活也會造成很大的影響。因此公路橋梁的抗震優化設計是一項非常重要的工作。在發生地震后，公路橋梁的高穩定性對于物資的配送以及救援工作也具有重要作用。

1 公路橋梁設計的原則

1.1 安全性原則

公路橋梁的最基本作用是供行人、車輛安全通行。因此，公路橋梁的安全性是最基本的設計原則。在現如今的公路橋梁中，還存在著許多安全隱患。一旦公路橋梁遇到地震等自然災害，如果沒有強大的安全保障，則會帶來不可估量的損失，如在汶川大地震中，小魚洞大橋的斷裂，不僅在地震時給人民安全帶來嚴重威脅，還給彭州龍門山鎮地區震后的救援工作造成困擾。因此在設計、施工過程中，要運用科學的方法，保障公路橋梁的安全問題。

1.2 耐用性原則

在公路橋梁構建工作中，往往不是短暫性的使用，而是日后長達數十年，甚至是上百年的使用。而在橋梁、公路使用過程中，往往會出現一些極端的天氣，如崩塌落石、地震、滑坡等;也會遇到許多人為因素，如汽車超載、設計標準低等，這些問題都會給公路橋梁帶來一定的損耗。因此在進行施工之前應選取持久耐用的原材料進行建設，對其原材料使用比例進行估算，保證其使用的持久性、抗震性，以便滿足社會長期使用的需求。在暑期，我國部分地區往往會發生滑坡、地震等地質災害，作為公路橋梁建設工作者，在公路橋梁建設過程中，應當充分考慮這些自然災害帶來的影響，做到有針對性地進行公路、橋梁建設，保障人民的財產安全。

1.3 經濟性原則

在保證公路橋梁建設的安全性和耐久性的前提之下，經濟性原則也是建設過程中需要充分考慮的基本原則。從促進區域發展的層面看，修建道路和橋梁是促進經濟發展的一個必然趨勢。隨著全球化、信息化水平的提高，人們之間的溝通與交流也越來越多。而道路和橋梁的搭建，對于人與人之間的交流起到了促進作用。因此，各地應在自身發展的基礎之上，建設新的道路和橋梁，加強與外界的溝通交流，促進區域的經濟發展。

2 當前公路橋梁建設存在的問題

2.1 橋梁墩柱震害

橋梁墩柱是構成公路橋梁的重要組成部分之一。因此，在公路橋梁建設過程中，應當加強對橋梁墩柱的質量把控。通過對2008年四川汶川地震中破壞橋梁的統計發現，在發生地震時，如果公路橋梁的墩柱受到破壞，橋梁墩柱的墩身會剪切開裂、匱壓破壞，將內部的鋼筋暴露在外，使橋梁承受地震的能力變差，失去原有的承載能力，從而發生坍塌現象。以前橋梁設計、建造標準低，橋墩箍筋直徑小、間距大，配箍率很低，橋梁本身抗震能力就差。

2.2 公路橋梁附屬工程震害

公路橋梁建設工作內容龐大而復雜，用最通俗的語言概括其內容為：公路橋梁工程包括橋梁的主體以及橋梁附屬工程這兩大主要部分，橋梁在受到地震影響時，梁體發生位移，首先受到損壞的就是附屬構件，附屬構件的尺寸、與主體結構的牢固連接顯得尤為重要。

因此，在進行公路橋梁建設過程中，要充分的重視橋梁附屬工程的抗震化設計研究。附屬工程在整個橋梁結構中起到了輔助性的配套作用，一旦發生地震時，附屬工程如果沒有一定的承受能力，極容易發生震害的現象，其最明顯的表現是橋梁上部結構掉落、伸縮縫拉斷等問題。

2.3 橋梁上部結構質量不達標

近幾年，隨著我國經濟社會的不斷發展，一些大中型城市之間往往會出現城際橋梁，通過城際橋梁以促進交通事業的發展。通過調查可知，橋梁建設施工工程量大，時間和空間跨度也非常大，其不同于在平面施工操作，需要更高的技術水準，因此，橋梁的建造工作是一項工作條件艱苦，勞動力大，開放性較高的工程，在建造過程中更應注重橋梁結構的質量問題。在地震發生時，橋梁往往更容易發生坍塌，其中最明顯的問題就是橋梁上部結構的移位、掉落。因此，在挑選橋梁上部結構形式時，應注重其堅固性，穩定性的篩選，加強其支撐力度，使橋梁上部結構在地震發生時能夠最大程度地保持穩定性。

2.4 橋梁地基穩定性差

無論是什么建筑工程，都離不開堅實的地基建設。而在地震發生時，每一個建筑的地基是最容易受到破壞的結構。在地震的作用下，地基沉陷、滑移、溜坍等變形，導致墩臺移位和傾斜，加劇橋梁病害。在以往的橋梁地基建設當中，許多橋梁的地基并不深厚，難以承受較大級別的地震。因此在進行橋梁基礎設計、施工時，應提高基礎混凝土標高，增加對應抗震鋼筋的設置，盡量采用較深的樁基礎。對施工質量也應該嚴格把關，加強混凝土澆筑質量，使地基更加牢固。

3 公路橋梁抗震優化策略

3.1 添加橋梁隔離支座

橋梁支座是位于橋梁上部結構和其下部結構之間的重要部件，它能將橋梁上部所承受的負荷完全傳遞給橋梁的下部結構。簡而言之，橋梁支座是公路橋梁構造中重要的力學傳導設備，是連接橋梁上部和橋梁下部的中間樞紐。在我國，橋梁支座分為兩種，一種是可以固定的隔離支座，另一種是可移動隔離支座，開展橋梁的抗震化設計最重要的一步就是添加隔離支座，它的出現可以扭轉橋梁橋體的力學平衡問題，從而對橋梁的防震起到良好的緩沖作用，不僅節省建設成本，還促進工程質量的提高。普通板式橡膠支座也能起到良好的隔振作用，其成本低，更換修復簡單，付出的代價也低。隨著科技的發展，高阻尼支座也隨之使用增加。

3.2 采用橋梁延性控制方式

我國的橋梁設計方式有兩種策略，一個是剛性抗震設計策略，另外一個則是橋梁延性控制策略。在過去，公路橋梁建設常常采用的是剛性抗震策略，像金門大橋，米洛高架橋等，均采用的是剛性抗震設計策略。但是通過近年來不斷的實踐調查發現，剛性抗震設計策略往往不能夠滿足如今地震的等級需求，因此需要將橋梁延性的控制策略運用到如今的橋梁抗震設計當中，基層工作人員要盡量的把橋梁建設原結構做柔軟，使其能夠適應地震的波動，以達到隔離地震波動的效果，使得地震產生的波動傳達不到橋梁的主體結構當中，減小橋梁主體結構的反應，促進橋梁和公路建設過程中的高效性和穩定性。

3.3 引用新型抗震設計方法

在過去，我國橋梁建設抗震方法中，大多數采用的是增加鋼筋和水泥柱的數量、增加灌溉量這兩個方法提高公路橋梁的抗震能力。但是通過實踐發現，這些方法還存在一定的局限性。級別較輕的地震用這兩種方法才能勉強的應對，然而在日常中，一旦遇到大型的地震災害，目前這些建筑物的抗震設計方法將不堪一擊。公路橋梁、建筑物都會因此受到損害，從而給人民生命財產安全帶來嚴重威脅。因此，建造人員應當探索新的橋梁抗震設計方法，采用新設計理念，打好地基，增強地基和建筑物的承載能力。在地震多發區，盡量采用簡支結構橋梁，設置限位墩將長橋變短橋，避免連帶影響，做到震后能及時修復，便于修復，修復的代價小。

3.4 提高橋梁零部件的質量和強度

在進行公路橋梁建筑施工過程中，抗震附屬設施必不可少。附屬設施零部件質量的高低，往往會影響整個建筑的質量和安全性。對于零部件質量的把關，應當從橋梁前期設計階段便開始著手，比如增設防落鏈、蓋梁做寬、做大，設置多級縱橫向抗震擋塊、梁體上設置抗震橡膠墊塊等，綜合設置合適的抗震措施。地震之后最基礎的建筑零件往往會發生變形、移位，因此，采用有效的手段防止落梁風險發生，在進行正式施工之前，技術人員應當對零部件質量進行反復技術測試，對抗震性能測試結果進行反復驗算，以保證原材料和零部件的質量和工作強度。通過這種方式，不僅能夠在后續的施工過程中縮減成本，更能提高施工效率。保證在地震發生時，將傷害降到最小范圍。

3.5 促進橋梁的智能化發展

我國科技不斷進步，智能化逐漸地走入到我們生活的各行各業當中。科技的進步、智能化的發展同樣也影響了我國公路橋梁事業的發展。在以前，大多數地區通常是憑借經驗修橋，修路，這會造成許多安全事故發生以及人力、物力、財力的浪費。隨著科技的發展，橋梁建筑技術的提高，應采用新工藝、新方法，對橋梁構造，公路施工方式進行綜合分析，將物理數據輸入到電腦中進行綜合測算，綜合模擬分析橋梁成品的抗震能力，及時發現橋梁結構問題，以便于得到更精確的抗震化設計方法，通過這種方式滿足時代的要求。此外，在前期的勘測過程中，智能化發展仍然起到十分重要的作用，可以將周圍的環境數據輸入到計算機中，通過計算機綜合分析，設計橋梁的位置、承重能力和力學結構，做到科學設計，高效施工。

我國北斗衛星的成功運用，在運營階段對橋梁實時進行監控、監測，及時反饋信息，應對突發情況，保障廣大人民生命安全及公共財產安全。

4 結束語

公路橋梁建筑是我國互通互聯、快速發展的基礎設施，并且與我們每天的生活息息相關。所以應加強對于公路橋梁建設的關注與重視，積極探索科學公路橋梁抗震化設計方法，從而提高我國公路橋梁的抗震能力。

參考文獻：

[1]羅晨.公路橋梁設計中優化公路橋梁各項功能和抗震構造的探討[J].黑龍江交通科技，2021（5）：106+108.

[2]趙輝.公路橋梁抗震設計與抗震加固措施芻議[J].四川建材，2021（3）：170-171.

[3]梁祥，武圣章.現階段公路橋梁設計及其抗震優化的探究[J].黑龍江交通科技，2016（11）：104-105.

[4]廖維均.現階段公路橋梁設計及其抗震優化的探究[J].四川水泥，2016（8）：97.