韓沂樹

（煙臺市公路勘察設(shè)計院，山東煙臺264000）

橋梁抗震設(shè)計要點分析

韓沂樹

（煙臺市公路勘察設(shè)計院，山東煙臺264000）

公路交通運輸在抗震救災(zāi)行動中扮演著十分重要的角色，是搶救人民生命財產(chǎn)和開展震后修復(fù)工作的重要渠道，所以在橋梁建設(shè)過程中，需要對橋梁抗震設(shè)計的要點進(jìn)行分析，及時發(fā)現(xiàn)抗震設(shè)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(shè)計原理及抗震設(shè)計要點進(jìn)行分析，解決抗震設(shè)計中存在的問題。

橋梁；震害形式；震害原因；設(shè)計要點；設(shè)計方法

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

1 引言

近年來，各種自然災(zāi)害給人民的生命財產(chǎn)帶來了許多損失，尤其是地震災(zāi)害，所以做好防震救災(zāi)工作越來越重要[1]。地震過后，橋梁的損壞很嚴(yán)重，進(jìn)而影響了災(zāi)后抗震救災(zāi)的及時進(jìn)行。為了使得橋梁的抗震強度及穩(wěn)定性得到保證，在設(shè)計階段要對其抗震能力進(jìn)行嚴(yán)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(fā)揮其交通樞紐的作用。

2 橋梁震害的表現(xiàn)形式和原因分析

2.1 主要震害表現(xiàn)形式

2.1.1 橋臺震害

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

2.1.2 橋墩震害

橋墩震害主要表現(xiàn)：橋墩發(fā)生沉降、傾斜、移位，墩身出現(xiàn)開裂、剪斷破壞，位于受壓緣處的混凝土崩潰，內(nèi)部鋼筋逐漸裸露并且屈曲，橋墩與基礎(chǔ)的連接處出現(xiàn)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(shè)計沒有對抗震設(shè)計規(guī)范進(jìn)行全面考慮，沒有充分準(zhǔn)備連接構(gòu)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(fā)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(yán)重的橋梁震害，其發(fā)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(fā)生過大相對位移等都會引起落梁。

2.1.5 地基與基礎(chǔ)震害

地基與基礎(chǔ)震害在修復(fù)階段很難重新利用，情況嚴(yán)重時會引起橋梁的整體倒塌。地基與基礎(chǔ)震害主要表現(xiàn)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(xiàn)為：（1）橋臺或橋

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

3 橋梁抗震的設(shè)計原理及抗震設(shè)計方法

3.1 抗震設(shè)計原理

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

3.1.1 靜力法

靜力法假設(shè)地震振動和結(jié)構(gòu)物的各部分振動相同，忽略橋梁結(jié)構(gòu)本身動力特性對結(jié)構(gòu)所帶來的影響，將橋梁抗震問題的動力計算轉(zhuǎn)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(rèn)為各個部分和地震振動一樣，所以此法只對剛度很大的結(jié)構(gòu)適用，例如重力橋墩、橋臺，具有局限性。

3.1.2 反應(yīng)譜法

反應(yīng)譜法通過對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行動力特性分析，對各主振動應(yīng)用譜曲線得到某強震記錄，進(jìn)行最大的地震反應(yīng)計算，統(tǒng)計組合主振型的最大反應(yīng)，求得整體結(jié)構(gòu)最大反應(yīng)值的近似值。

3.1.3 動態(tài)時程分析法

動態(tài)時程分析方法將大型橋梁結(jié)構(gòu)離散成有限元動力計算模型，該模型具有多節(jié)點、多自由度，輸入地震強迫振動的激振，求解結(jié)構(gòu)反應(yīng)時程。

3.2 橋梁抗震設(shè)計方法

地震的發(fā)生具有不確定性、發(fā)生形式多的特點。在進(jìn)行橋梁的方案設(shè)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(yōu)良的抗震結(jié)構(gòu)形式。在進(jìn)行抗震概念設(shè)計時，對于橋墩的形式、上下部的結(jié)構(gòu)連接處等薄弱部位以及孔洞連接部位的設(shè)計都要重視。此外，將橋梁的現(xiàn)場位置條件也考慮在內(nèi)，對方案進(jìn)行動力分析和地震反應(yīng)評估，來測試方案能否達(dá)到規(guī)定的抗震等級。橋梁的整體抗震性能，采用配筋和構(gòu)造設(shè)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(shè)計橋梁抗震時，對延性變形、結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)強度等方面采用多級設(shè)防方式，確保橋梁抗震性能。

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

3）設(shè)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(fā)生時，許多高架橋都發(fā)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(dá)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(fā)生。

4）當(dāng)對于地震區(qū)內(nèi)的橋梁進(jìn)行設(shè)計時，以地震區(qū)結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防為基本出發(fā)點，針對邊坡倒塌、地裂和砂土液化等對橋梁結(jié)構(gòu)帶來的影響進(jìn)行深入研究，采用更為科學(xué)的抗震設(shè)防等級。

4 結(jié)語

地震作為常見的自然災(zāi)害，目前為止，還不能被準(zhǔn)確的預(yù)測，但我們能夠提前加強相應(yīng)的防范，減少其帶來的巨大損失。所以，在橋梁設(shè)計中，要將地震對結(jié)構(gòu)帶來損壞的規(guī)律進(jìn)行充分的分析，改變以前的傳統(tǒng)強度理論，采用更加適用的延性抗震理論。除了考慮橋梁結(jié)構(gòu)的強度問題外，還要根據(jù)地質(zhì)環(huán)境條件來制定較為合理、科學(xué)和經(jīng)濟(jì)的抗震方法[8]。在施工建設(shè)過程中，強化質(zhì)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(chǎn)安全。

【1】胡志剛,于長久.橋梁抗震設(shè)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(shè)計[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化,2006 (10):68-69.

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

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

【5】楊忠信.對目前城市橋梁設(shè)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(shè)計細(xì)節(jié)的幾點建議[J].市政設(shè)施管理,2009 (1)：34-36.

【7】張文澤.道路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)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(jié)構(gòu)可靠性研究的現(xiàn)狀和發(fā)展[J].工程結(jié)構(gòu), 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(shè)計研究。