曾啟文

(湖北工業(yè)大學(xué)， 湖北 武漢 430000)

0 引言

如今我國橋梁工程發(fā)展十分迅速，特別是在近些年，城市中的橋梁建筑數(shù)量越來越多，并且施工技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了突破，推動(dòng)了我國交通事業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展。對(duì)于橋梁工程來說，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常重要，特別是近些年我國各地地震頻發(fā)，嚴(yán)重影響橋梁工程內(nèi)部的穩(wěn)定性，部分工程無法受到地震的考驗(yàn)而崩塌，給災(zāi)區(qū)帶來了巨大損失。這就需要加強(qiáng)橋梁工程的，抗震設(shè)計(jì)工作，規(guī)范抗?jié)B設(shè)計(jì)內(nèi)容，從而最大程度上避免產(chǎn)生安全隱患。

1 橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范現(xiàn)狀與發(fā)展方向

隨著人類文明不斷進(jìn)步，煤炭石油等地下資源開采嚴(yán)重，從而造成地表層不穩(wěn)定問題，地震頻次不斷提高，這就需要防患于未然，加強(qiáng)橋梁工程的抗震設(shè)計(jì)工作。對(duì)于橋梁抗震設(shè)計(jì)來說，需要在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)之上不斷的改善，并從單一規(guī)范指標(biāo)轉(zhuǎn)化成多項(xiàng)指標(biāo)，提出多重標(biāo)準(zhǔn)，這樣才能夠全面保證工程設(shè)計(jì)的規(guī)范性，提高橋梁工程的抗震強(qiáng)度。

在橋梁工程設(shè)計(jì)初期階段，主要是將設(shè)計(jì)重點(diǎn)放在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度上，通過計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)軟件模擬地震效應(yīng)，以此為基礎(chǔ)，保證工程設(shè)計(jì)中基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。在建筑初期階段，只要保證工程基礎(chǔ)強(qiáng)度，就會(huì)在很大程度上避免出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形問題。對(duì)于一些大型地震常發(fā)區(qū)，由于地震強(qiáng)度較大，橋梁會(huì)產(chǎn)生的彈塑形變，長時(shí)間會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)滯回嚴(yán)重超標(biāo)的情況，從而產(chǎn)生大范圍破壞問題。所以延性在抗震設(shè)計(jì)當(dāng)中具有十分重要的地位的。從當(dāng)今抗震設(shè)計(jì)情況來看，橋梁設(shè)計(jì)需要在考慮經(jīng)濟(jì)成本的基礎(chǔ)上，最大程度上保證橋梁的安全性，這也是橋梁抗震設(shè)計(jì)的主流方向。

2 橋梁地震反應(yīng)

2.1 地震動(dòng)輸入介紹

地震由于發(fā)生速度快、破壞力強(qiáng)、具有隨機(jī)性，人們的逃生時(shí)間極其有限。這就突出了地震動(dòng)的重要性。地震發(fā)生強(qiáng)度、空間、時(shí)間特征具有隨機(jī)性特點(diǎn)，并隨著時(shí)間不斷變化而變化，這就需要采用更加合理的地震輸入方式，從而對(duì)工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的地震反應(yīng)設(shè)計(jì)。即使是當(dāng)代，人們的地震觀測(cè)技術(shù)也較為初級(jí)，只能提前幾十秒甚至是幾秒預(yù)測(cè)到地震災(zāi)害，反應(yīng)機(jī)制不靈敏。所以在分析中無法低消震動(dòng)輸入方面的正確性，誤差問題難以避免。特別是對(duì)于一些大跨度橋梁，會(huì)大大提高地震動(dòng)輸入難度與復(fù)雜性，這就需要重點(diǎn)檢查局部場(chǎng)地效應(yīng)、相干感應(yīng)、行波效應(yīng)等內(nèi)容。國際上很多國家為了解決此類問題采用了輸入的反應(yīng)譜法或采用隨機(jī)震動(dòng)法，從而解決地面運(yùn)動(dòng)隨機(jī)性問題。

2.2 地震反應(yīng)分析法

在對(duì)地震研究過程中，地震作用理論起到了非常重要的作用，其主要立足點(diǎn)是發(fā)生地震時(shí)地殼運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)效應(yīng)。而地震反應(yīng)分析法主要是在大型地震發(fā)生之后所形成的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。而在地震分析法不斷發(fā)展過程中，從傳統(tǒng)的靜力法逐漸演變成了動(dòng)力法。而且在當(dāng)今的世界范圍當(dāng)中，非線性靜力分析、時(shí)程分析、反應(yīng)譜、靜力等方法非常普遍，其中時(shí)程分析法主要是起到校核輔助作用，非線性靜力分析能夠正確判定出橋梁結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)與破壞機(jī)制。在近些年發(fā)展中，虛擬激勵(lì)方法也得到了快速發(fā)展，并且還在不斷的完善當(dāng)中。

2.3 橋梁結(jié)構(gòu)的非線性問題

橋梁結(jié)構(gòu)非線性問題涉及范圍非常廣，主要包括材料、狀態(tài)、幾何等非線性問題?，F(xiàn)如今我國對(duì)橋梁工程結(jié)構(gòu)的研究取得了突破性成效，并提出了多種復(fù)雜的程序。但是在連接單元、邊界非線性模擬研究還在初期階段。在科學(xué)技術(shù)時(shí)代下，新技術(shù)層出不窮，這就需要采用更加完善、全面的手段提高橋梁結(jié)構(gòu)的抗震性與穩(wěn)定性，這樣才能夠避免出現(xiàn)橋梁工程的安全問題，保證人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。

3 橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 未來橋梁工程發(fā)展趨勢(shì)

從橋梁抗震工程設(shè)計(jì)角度出發(fā)，提出一個(gè)完善的抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)就十分重要。由于不同等級(jí)的地震會(huì)對(duì)橋梁造成不同程度上的破壞，這就需要進(jìn)行全面綜合分析。傳統(tǒng)抗震策略過于單一，僅考慮橋梁設(shè)計(jì)的抗震結(jié)構(gòu)，對(duì)于其他的環(huán)節(jié)考慮較少，例如材料性能、橋梁荷載狀態(tài)等。這就需要設(shè)計(jì)人員能夠充分考慮抗震標(biāo)準(zhǔn)，在經(jīng)濟(jì)條件允許下，最大程度上提高工程設(shè)計(jì)的抗震強(qiáng)度。

3.2 位移、延性抗震設(shè)計(jì)發(fā)展趨勢(shì)

在15年前，由于傳統(tǒng)抗?jié)B設(shè)計(jì)方案漏洞較多，工程抗震性能較差，但是在引入了位移、延性抗震設(shè)計(jì)理念則緩解了這一問題。隨著我國城市不斷發(fā)展、科學(xué)技術(shù)不斷創(chuàng)新，社會(huì)各個(gè)階層都加強(qiáng)了對(duì)橋梁抗震設(shè)計(jì)的重視程度。巖性設(shè)計(jì)要求柱式橋墩與排架樁墩塑性鉸區(qū)范圍橫向箍筋符合標(biāo)準(zhǔn)條件，圓形截面要采用螺旋式箍筋，并結(jié)合配箍率進(jìn)行設(shè)計(jì)?？拐鹪O(shè)計(jì)專家在多年研究發(fā)展中，決定采用位移、延性組合方法，也就是將位移當(dāng)做設(shè)計(jì)的參數(shù)和依據(jù)，從而提高橋梁整體的抗震性能。

3.3 基礎(chǔ)橋梁抗震設(shè)計(jì)

通過分析橋梁抗震基礎(chǔ)設(shè)計(jì)發(fā)展過程可以看到，橋梁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)防震設(shè)計(jì)有著非常重要的地位。橋梁基礎(chǔ)作為整個(gè)工程的根基，是支撐橋梁的基礎(chǔ)，如果出現(xiàn)了地震災(zāi)害，如果橋梁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)遭到了地震損壞，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)橋梁工程的結(jié)構(gòu)損壞。因此在進(jìn)行橋梁抗震設(shè)計(jì)當(dāng)中，基礎(chǔ)防震設(shè)計(jì)作為重要，同時(shí)也是設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)。承臺(tái)與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與抗側(cè)力延性橋墩直接連接承臺(tái)的基礎(chǔ)，需要結(jié)合橋墩塑性界面設(shè)計(jì)出超強(qiáng)彎矩，并計(jì)算承臺(tái)與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的荷載效應(yīng)，之后對(duì)公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對(duì)強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算。彈性支座和固定支座需要結(jié)合地震條件，對(duì)其彈性支座、固定支座進(jìn)行設(shè)計(jì)，除了截面的超強(qiáng)彎矩外，還要對(duì)支座剪力進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)合支座剪力作用，驗(yàn)算支座厚度與抗滑性。

3.4 構(gòu)造細(xì)節(jié)與規(guī)范的可操作性

當(dāng)今，橋梁抗震設(shè)計(jì)發(fā)展已經(jīng)初見成效，但也存在一定問題。這就需要重視對(duì)現(xiàn)有問題的量化工作，并一一解決。在現(xiàn)有的工作經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)研究基礎(chǔ)上，剔除更加合理、有效的抗?jié)B設(shè)計(jì)方案，重點(diǎn)抓好細(xì)節(jié)處理工作，構(gòu)建橋梁工程的抗震系統(tǒng)。其中，需要重點(diǎn)關(guān)注抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的可操作性。設(shè)計(jì)可操作性會(huì)直接影響設(shè)計(jì)人員的工作效果，之后設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)的可操縱性才能夠落實(shí)到施工中，如果設(shè)計(jì)出現(xiàn)了偏差問題，會(huì)大大降低橋梁工程的抗震等級(jí)，設(shè)計(jì)內(nèi)容無法達(dá)標(biāo)。這就需要明確構(gòu)造細(xì)節(jié)，提高細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)的規(guī)范性，這樣才能夠保證整體的抗震性能。各個(gè)結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)承載力必須要大于連接構(gòu)件承載力的10%，預(yù)埋件錨固承載力要大于連接構(gòu)件承載力的10%，預(yù)應(yīng)力混凝土的預(yù)應(yīng)力筋要在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)外進(jìn)行錨固，柱式橋墩、排架樁墩誰軸壓比系數(shù)必須要控制在0.4以內(nèi)等。

4 結(jié)束語

綜上所述，由于當(dāng)今我國地震災(zāi)害頻發(fā)，為了能夠保證橋梁抗震性能，必須要提出抗震設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，充分利用計(jì)算機(jī)軟件開展地震模擬實(shí)驗(yàn)，保證設(shè)計(jì)內(nèi)容符合橋梁工程的標(biāo)準(zhǔn)，采用合理的抗震設(shè)計(jì)方法，加強(qiáng)細(xì)節(jié)抗震設(shè)計(jì)，這樣才能夠全面保證橋梁工程的抗震能力。

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