潘東宏

【摘 要】隨著橋梁技術(shù)的發(fā)展，橋梁在公路中所占比重越來越大，地震力對橋梁安全的影響越來越引起橋梁工作者們的注意。在橋梁的設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理中嚴(yán)格執(zhí)行橋梁各種相關(guān)規(guī)范，合理采用橋梁抗震構(gòu)造措施，適當(dāng)采用減隔震技術(shù)對于保證橋梁結(jié)構(gòu)滿足抗震設(shè)計(jì)要求是十分必要的。本文對橋梁抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】橋梁；抗震；設(shè)計(jì)；策略

為了有效提高橋梁的質(zhì)量、避免橋梁在地震等災(zāi)害中造成一定程度的損失，必須加強(qiáng)橋梁的抗震設(shè)計(jì)、這就需要橋梁設(shè)計(jì)工作者首先加強(qiáng)橋梁抗震設(shè)計(jì)的重要性，其次要積極探索橋梁抗震設(shè)計(jì)的方法、通過不斷完善自己的設(shè)計(jì)作品，更好地服務(wù)于公路建設(shè)，為人們更好的生活提供保證。

一、明確橋梁抗震設(shè)計(jì)的重要性

如今，世界范圍內(nèi)的地震次數(shù)越來越多，很多國家為了使地震災(zāi)害降到最低程度，都在不斷探索橋梁的抗震設(shè)計(jì)，不斷普及橋梁抗震設(shè)計(jì)的重要性。當(dāng)然，在了解橋梁抗震設(shè)計(jì)的重要性的同時，我們更要清楚的了解橋梁震害的主要原因。只有找到原因，才能找到解決問題的方法。

1、橋梁結(jié)構(gòu)缺乏防震設(shè)計(jì)

現(xiàn)在的橋梁一般都是梁式的，這種形式的橋梁通過地震產(chǎn)生位移之后，便會形成橋梁上部活動節(jié)點(diǎn)地方因蓋梁寬度設(shè)置不當(dāng)而造成落梁或者梁體相互磁撞引起的破壞。對于拱式結(jié)構(gòu)的橋梁，如果沒有進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，那么主要破壞的是拱上建筑和腹拱。位于拱頂和拱腳部分的拱圈會產(chǎn)生裂縫，也可能是整個拱隆起變形。

2、橋梁地基缺乏抗震設(shè)計(jì)

如果橋梁地基土受到地震的影響，那么不僅會加大地震的位移，也會放大橋梁結(jié)構(gòu)的振動反應(yīng)，從而造成落橋。有些橋梁在建設(shè)過程中會采用排架樁基礎(chǔ)，這會造成樁基的承載力降低，進(jìn)而導(dǎo)致橋梁橫向或者豎向移動。除此之外，如果在建設(shè)橋梁時沒有修建穩(wěn)定的地基，地震時便會因部分地基液化失效而引起結(jié)構(gòu)物的整體傾斜，從而造成落橋。

3、橋梁支座缺乏抗震設(shè)計(jì)

在地震力的作用下，如果橋梁支座沒有進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，必然會導(dǎo)致橋梁構(gòu)造上連接的不足?；蛘咴谶M(jìn)行橋梁支座施工時，沒有按照實(shí)際情況配置合理的支座型式、沒有采用質(zhì)量合格的建筑材料，也會導(dǎo)致橋梁支座發(fā)生過大的位移和變形，甚至?xí)斐芍ё穆菟ò纬?、剪短等各種形式的破壞。

二、地震對橋梁的破壞原因分析

1、橋臺

往往在地震發(fā)生后，橋臺與路基會發(fā)生滑移的情況，從而導(dǎo)致樁柱式橋臺的樁柱出現(xiàn)傾斜、拆斷和開裂的現(xiàn)象。而一些重力式橋臺，在地震發(fā)生時，往往會出現(xiàn)胸墻開裂及臺體移動等情況，同時橋頭引道也會發(fā)生沉降，施工縫錯開等。

2、橋墩

橋墩破壞主要表現(xiàn)為橋墩沉降、傾斜、移位，墩身開裂、剪斷，受壓緣混凝土崩潰，鋼筋裸露屈曲，橋墩與基礎(chǔ)連接處開裂、折斷等。

3、 支座

由于橋梁支座在設(shè)計(jì)時對抗震性能考慮不周，因此在地震作用下，支座會出現(xiàn)較大的位移和變形，很多時候極易導(dǎo)致支座錨固螺栓剪斷及支座脫落、破壞等情況發(fā)生，使結(jié)構(gòu)力在傳遞形式上發(fā)生較大的變化，從而使其他結(jié)構(gòu)部位發(fā)生損壞。

4、主梁

地震力作用下，橋臺、橋墩等出現(xiàn)傾斜及倒塌等情況，從而導(dǎo)致支座受到不同程度破壞，梁體發(fā)生碰撞，嚴(yán)重時會導(dǎo)致主梁發(fā)生墜梁。

5、 地基與基礎(chǔ)

橋梁在地震力作用下出現(xiàn)倒塌，多數(shù)情況下是由于地基與基礎(chǔ)受到嚴(yán)重破壞所導(dǎo)致的，而且這種情況下要想在地震后對橋梁進(jìn)行修復(fù)也存在較大的難度。在地震力作用下，地基砂土?xí)霈F(xiàn)液化、基礎(chǔ)沉降及穩(wěn)定性較差等情況發(fā)生，而且地面也會有較大的變形出現(xiàn)，從而導(dǎo)致地層出現(xiàn)不同程度的滑移、下沉等，最終地基受到較大的破壞。

6、 橋梁結(jié)構(gòu)

當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時，橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)造及連接會出現(xiàn)不同程度的損壞，而且橋臺臺后填土也會出現(xiàn)較大的位移，這就會導(dǎo)致橋臺出現(xiàn)不同程度的沉降，橋墩會由于受到過大的扭矩而被破壞，從而導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)破損。

三、提高橋梁抗震設(shè)計(jì)的策略

1、抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。這是橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的最基本問題。過去的幾十年的時間里，研究者和工程師都提出分級抗震設(shè)防的原則：即小震不壞；中震發(fā)生有限的結(jié)構(gòu)或非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞；大震發(fā)生嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞，但不產(chǎn)生嚴(yán)重的人員傷亡；而在可能襲擊工程場地最嚴(yán)重的地震作用下，結(jié)構(gòu)不倒塌。這些基本的結(jié)構(gòu)性能目標(biāo)今天被大多數(shù)的設(shè)計(jì)規(guī)程所采用。但傳統(tǒng)的作法是，只針對單一的地震作用水平進(jìn)行結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)?，F(xiàn)在的問題是針對每一個目標(biāo)都結(jié)出相應(yīng)的具體設(shè)計(jì)程序。這樣一來，就需要對目前實(shí)際上還是單一水準(zhǔn)強(qiáng)度抗震設(shè)計(jì)原則進(jìn)行修訂，采用多水準(zhǔn)、多設(shè)防目標(biāo)和多階段的抗震設(shè)計(jì)原則。

2、構(gòu)造細(xì)節(jié)。橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中的許多問題目前還不能完全通過定量化方法加以解決。因此根據(jù)震害經(jīng)驗(yàn)、概念設(shè)計(jì)和定性研究的結(jié)果提出構(gòu)造細(xì)節(jié)方面的要求，對保證橋梁結(jié)構(gòu)的抗震安全十分重要。美、歐等國家的橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范和準(zhǔn)則都已十分重視這一點(diǎn)。我國現(xiàn)行的《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》在這方面明顯不足，新編的《城市橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》將特別注意這方面的問題。

3、延性和位移設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的橋梁抗震設(shè)計(jì)采用強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法，即使考慮到延性和位移，也是通過強(qiáng)度指標(biāo)間接地實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)在人們越來越認(rèn)識到了位移在橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中的重要性，很多研究者和工程師建議在抗震設(shè)計(jì)中直接使用位移為設(shè)計(jì)參數(shù)，這樣就將形成多參數(shù)抗震設(shè)計(jì)方法：在這方面，各種非彈性反應(yīng)譜的研究和應(yīng)用工作一直在進(jìn)行。一些建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)指南和準(zhǔn)則已經(jīng)引入了位移設(shè)計(jì)的概念和方法。

4、 對常規(guī)的簡支橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)加強(qiáng)橋面的連續(xù)構(gòu)造，以及需提供足夠的加固寬度以防止主梁發(fā)生位移落梁，另外還應(yīng)適當(dāng)?shù)募訉挾张_頂蓋梁及支座的寬度，并增設(shè)防止位移的隔擋裝置。對采用橡膠支座而無固定支座的橋跨，應(yīng)加設(shè)防移角鋼或設(shè)擋軌，作為支座的抗震設(shè)計(jì)。

5、在地震區(qū)的橋梁結(jié)構(gòu)以采用跨度相等、每聯(lián)連續(xù)跨內(nèi)下部墩身剛度相等為宜?？缍炔痪丈韯偠炔坏葮O易發(fā)生震害。對各墩高度相差較大的情況可采用調(diào)整墩頂支座尺寸和樁頂設(shè)允許墩身位移的套筒來調(diào)整各墩的剛度，以便使剛度盡量保持一致。地震區(qū)橋跨不宜太長，大跨度意味著墩柱承受的軸向力過大，從而降低墩柱的延性力。

6、對高烈度區(qū)的橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)在縱向設(shè)置一定的消能裝置，如采用減、隔震支座，以及在梁體和墩臺的連接處增加結(jié)構(gòu)的柔性和阻尼以便共同受力和減小水平橋梁荷載。

7、由于拱橋?qū)χё轿灰剖置舾?，而兩邊橋臺的非同步激振會引起較大的偽靜力反應(yīng)，有時甚至?xí)笥趹T性力所引起的動力反應(yīng)，因此要求震區(qū)的拱橋墩臺基礎(chǔ)務(wù)必設(shè)置于整體巖盤或同一類型的場址以保證震時各支座的同步激振。

8、 墩柱設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能的使用螺旋形箍筋，以便為墩柱提供足夠的約束。另外墩身及基礎(chǔ)的縱向鋼盤伸入蓋梁和承臺應(yīng)有一定的錨固長度以增強(qiáng)連接點(diǎn)的延性，并且，橋墩基腳處應(yīng)有足夠的抵抗墩柱彎矩與剪切力的能力，不允許有塑性鉸接。

9、采用上部結(jié)構(gòu)和橋墩完全連接的剛構(gòu)體系，并且樁尖穿過可液化層達(dá)到堅(jiān)硬土層上，由于結(jié)構(gòu)的超靜定次數(shù)增大和堅(jiān)實(shí)的樁尖承載能力的保證，減少了由于土壤變形而失效的可能性。

總而言之，地震作為自然災(zāi)害，目前還無法準(zhǔn)確的進(jìn)行提前預(yù)測，但我們可以提前采取相應(yīng)的預(yù)防措施，以減少地震所帶來的損失發(fā)生。所以在橋梁設(shè)計(jì)時，需要充分的考慮到地震對結(jié)構(gòu)所帶來的破壞規(guī)律，針對具體的地質(zhì)環(huán)境條件來制定科學(xué)、合理及經(jīng)濟(jì)的抗震措施，盡可能的降低地震所帶來的影響。

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