王煥利

摘要：本文主要從橋梁抗震設計的重要性及常見橋梁震害出發(fā)，闡述了現(xiàn)階段城市橋梁抗震設計要點，最后對橋梁可行性的防震策略進行了探究分析。

關(guān)鍵詞：道路橋梁；抗震設計；分析

一、橋梁抗震設計的重要性及常見橋梁震害

（一）橋梁抗震設計的重要性

近年來，由于地震災害頻繁，導致我國一些受震害波及的城市建筑物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性都遭到了不同程度的影響。與建筑結(jié)構(gòu)相比，橋梁結(jié)構(gòu)對地震的影響更加敏感，這是因為大部分橋梁都是靜定結(jié)構(gòu)或是低次超靜定結(jié)構(gòu)，一旦某個或是幾個構(gòu)件出現(xiàn)損壞，便會導致整體結(jié)構(gòu)被破壞，這也是地震災害來臨時，橋梁比建筑結(jié)構(gòu)更顯脆弱的主要原因之一。地震災害對橋梁結(jié)構(gòu)的影響具體表現(xiàn)為兩種形式：其一，場地與結(jié)構(gòu)的相對位移產(chǎn)生的強制變形；其二，場地自身運動導致的結(jié)構(gòu)震動。其中強制變形會對橋梁結(jié)構(gòu)的安全性造成一定影響，而結(jié)構(gòu)震動達到某種程度時，便會引起橋梁結(jié)構(gòu)損壞或是倒塌。為了確保橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性，必須對橋梁抗震設計予以高度重視。

（二）常見的橋梁震害

一般而言，橋梁震害主要有以下類型：

1、支座震害。橋梁支座是整個橋梁結(jié)構(gòu)中最薄弱的結(jié)構(gòu)，由于在結(jié)構(gòu)設計時未能充分考慮抗震要求、支座形式及原材料本身的缺陷、相應的構(gòu)造措施不到位等，較為典型的破壞形式為支座移位、活動支座脫落等。

2、橋臺震害。當?shù)鼗休d力部分喪失或完全喪失后，就會引發(fā)橋臺滑移及傾斜，一旦某一端的橋臺出現(xiàn)垮塌，便會導致邊跨落梁的嚴重災害。

3、墩柱震害。其表現(xiàn)形式主要有延性的彎曲和脆性的剪切破壞，前者多以開裂為主，且會產(chǎn)生出較大程度變形；后者是造成橋梁垮塌的主要原因之一。

4、基礎(chǔ)震害。根據(jù)橋梁震害調(diào)查分析，地基失效是引發(fā)橋梁基礎(chǔ)震害最主要的原因之一。此外，樁基設計不合理、橋梁上部結(jié)構(gòu)慣性力傳導等也容易引起基礎(chǔ)震害。

二、城市橋梁抗震設計要點

（一）城市橋梁抗震設計原則當前道路橋梁抗震設計中主要遵循“小震不壞、中震可修、大震不倒”的原則，并關(guān)按照抗震規(guī)范主要采用三水準抗震設防目標以及兩階段設計的要求，其中，三水準設計的要求是在第一水準時，結(jié)構(gòu)處于彈性工作階段，因此可采用線彈性動力理論進行橋梁結(jié)構(gòu)的地震反應分析，以滿足強度要求。在第二水準時，橋梁可能出現(xiàn)一定程度的破壞，但經(jīng)過修理后仍可繼續(xù)使用。在第三水準時，橋梁結(jié)構(gòu)能夠有較大非彈性變形，但仍應控制在規(guī)定范圍內(nèi)。而兩階段設計，第一階段采用第一水準的地震烈度及相關(guān)地震動參數(shù)，按彈性理論計算地震作用效應與其他荷載組合，對結(jié)構(gòu)進行承載力和彈性變形驗算；第二階段設計取第三水準的地震動參數(shù)進行橋梁結(jié)構(gòu)薄弱部位的彈塑性層間變形驗算，同時采用相應的構(gòu)造措施。

（二）節(jié)點抗震設計

節(jié)點是連接橋墩和蓋梁的傳力構(gòu)件，是保證整個結(jié)構(gòu)良好工作的關(guān)鍵部位，屬于能力保護構(gòu)件。因此，對其強度和剛度要求都較高。在橋梁結(jié)構(gòu)中，如果橋墩和蓋梁剛度比較接近，則在地震作用下，結(jié)構(gòu)受到側(cè)向慣性力作用，節(jié)點核心區(qū)箍筋受力很大，容易出現(xiàn)節(jié)點剛度退化。一方面會導致節(jié)點核心區(qū)混凝土剪切破壞；另一方面又會導致橋墩內(nèi)力重分布，墩底截面彎矩加大，更快達到屈服狀態(tài)，降低橋梁結(jié)構(gòu)橫橋向整體的抗震能力。

（三）整體優(yōu)化設計

從橋梁整體結(jié)構(gòu)上進行抗震分析，包括橋型、上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)、墩臺、基礎(chǔ)的處理等。在構(gòu)造細節(jié)上主要包括一些基本抗震措施，如支座選擇、擋塊設置、墩的箍筋配置、節(jié)點配筋構(gòu)造等等。在確定路線總體走向和主要控制點時，應盡量避開基本烈度較高的地區(qū)和震害危險性較大的地段。對于地震區(qū)橋型選擇，盡量減輕結(jié)構(gòu)的自重和降低其重心，以減小結(jié)構(gòu)物的地震作用和內(nèi)力，提高穩(wěn)定性；力求使結(jié)構(gòu)物的質(zhì)量中心與剛度中心重合，以減小在地震中因扭轉(zhuǎn)引起的附加地震力，應協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)物的長度和高度，以減少各部分不同性質(zhì)的振動所造成的危害作用，適當降低結(jié)構(gòu)剛度，使用延性材料提高其變形能力，從而減少地震作用。

（四）減隔震設計

1、由于地震力作用力非常大，所以在道路橋梁抗震設計中一般會采用傳統(tǒng)抗震設計和減隔震設計法來去減輕道路橋梁震害，其中，傳統(tǒng)抗震設計是增大構(gòu)件斷面及配筋，致使結(jié)構(gòu)剛度增大，達到減輕震害的目的；而減隔震設計是采用柔性支承延長結(jié)構(gòu)周期，減小結(jié)構(gòu)地震反應；采用阻尼器裝置耗散能量，限制結(jié)構(gòu)位移，保證結(jié)構(gòu)在正常使用荷載作用下具有足夠的剛度。

2、減隔震裝置的應用，通常減隔震裝置主要有：整體型減隔震裝置包括鉛芯橡膠支座、高阻尼橡膠支座、摩擦擺隔震支座；分離型減隔震裝置包括橡膠支座+金屬阻尼器、橡膠支座+黏性材料阻尼器、橡膠支座+摩擦阻尼器。

三、城市橋梁的防震措施

（一）上部結(jié)構(gòu)抗震措施

實踐證明，加強上部結(jié)構(gòu)的整體性，限制其位移，是提高橋梁上部結(jié)構(gòu)抗震能力的有效措施。對于梁橋，用連續(xù)梁替代簡支梁可減少伸縮縫，從而減少因橋跨分離產(chǎn)生位移導致的落梁事故；當采用多跨簡支梁時，應加強梁間的縱、橫向聯(lián)系，將橋面做成連續(xù)，或采用先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)的構(gòu)造措施。采用真空壓漿方法，保證預應力管道水泥漿飽滿對提高預應力橋梁的強度和剛度很有幫助。在同一座橋上不宜拱式與梁式橋型混合一起，否則，應將其銜接部位的橋墩予以加強。拱橋主拱圈宜采用抗扭剛度較大的箱形拱、板拱等。

（二）下部結(jié)構(gòu)抗震措施

1、橋臺的抗震防護措施

橋臺胸墻要加強，并加大配筋數(shù)量，用來緩沖地震的作用力。在各梁中間和梁與橋臺胸墻中間適當設置彈性墊塊，選取淺基的橋洞和通道來加強下部的支撐梁板，為防止墩臺在地震時滑移，盡量使結(jié)構(gòu)形狀保持四鉸框架。當橋位位置處于液化土或軟土地基時，使得橋梁中線與河流保持正交形狀，并適當增加架橋距離，才能保證橋梁的安全質(zhì)量。

2、橋墩抗震保護措施

當前，絕大多數(shù)橋梁建筑中的結(jié)構(gòu)都是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，雖然鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有優(yōu)秀的抗震性能，但是如果設計不合理，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在地震的作用下就會造成巨大的破壞。所以，通過一些抗震的措施來保證結(jié)構(gòu)具有抗震所需的延性抗震能力十分重要，其目的是為了在高強度地震中，保證建筑物的結(jié)構(gòu)不被改變和破壞，使建筑物結(jié)構(gòu)的完整與安全得到有效地保障。

（三）連接件的抗震設計

在橋梁結(jié)構(gòu)中，支座和伸縮縫等連接件是橋梁整體抗震性能上的薄弱部位，且梁體位移多發(fā)生在伸縮縫位置，所以，在設計中要盡量減少伸縮縫的用量，而選用伸縮縫時，應使其變形能力滿足預計地震產(chǎn)生的位移，并使伸縮縫的支承面具有足夠?qū)挾?，同時應設置限位器與剪力鍵橡膠支座使其具有一定的消能作用。

四、結(jié)語：

總之，橋梁作為城市交通重要的基礎(chǔ)設施之一，其結(jié)構(gòu)安全、穩(wěn)定與否事關(guān)重大?，F(xiàn)階段，我國城市交通壓力日益增強，加強城市橋梁建設能有效的緩解城市交通壓力，那么，如何有效的提高橋梁的質(zhì)量，進而抵御地震的破壞是當前相關(guān)部門需要認真探索的課題。因此，在橋梁抗震設計中要加強抗震設計的研究，積極探索橋梁抗震設計的新方法，以期更好提升城市橋梁的抗震性能。