王云峰

【摘要】在國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市建設(shè)過(guò)程中，公路橋梁往往發(fā)揮著不可或缺的作用。在公路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須充分考慮抗震設(shè)計(jì)，保證公路橋梁的功能正常發(fā)揮出來(lái)，以免給公路橋梁留下質(zhì)量與安全隱患，造成人員及財(cái)產(chǎn)損失。所以，文章將對(duì)公路橋梁設(shè)計(jì)和抗震優(yōu)化措施進(jìn)行深入分析和研究。

【關(guān)鍵詞】公路橋梁;抗震設(shè)計(jì);優(yōu)化

1、公路橋梁抗震設(shè)計(jì)原則

為有效加強(qiáng)公路橋梁抗震設(shè)計(jì)，必須提高對(duì)公路橋梁抗震設(shè)計(jì)的重視，在此基礎(chǔ)之上開展橋梁設(shè)計(jì)工作。首先，設(shè)計(jì)過(guò)程中，要有詳細(xì)的計(jì)算簡(jiǎn)圖，對(duì)地震傳遞方式有充分了解。其次，要求公路橋梁結(jié)構(gòu)的剛度和承載力滿足要求，只有確保剛度以及承載力的有效分布，才能夠防止局部產(chǎn)生削弱以及公路橋梁的薄弱部門產(chǎn)生突變;最后，公路橋梁還需要具備很好的承載力以及變形能力等?？傊挥写_保能夠根據(jù)這些原則來(lái)實(shí)施公路橋梁的抗震設(shè)計(jì)，才能夠在一定意義上確保公路橋梁的抗震性能。

2、公路橋梁結(jié)構(gòu)的震害以及原因分析

2.1橋梁上部結(jié)構(gòu)的震害

結(jié)構(gòu)的震害主要分為兩種：移位震害和結(jié)構(gòu)震害。移位震害是比較常見的。地震發(fā)生后，梁式橋會(huì)產(chǎn)生較大的移位，在有伸縮縫的位置會(huì)出現(xiàn)梁體橫向移位、縱向移位和扭轉(zhuǎn)。地震力會(huì)對(duì)橋梁的上部結(jié)構(gòu)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)造成損害，使梁體發(fā)生互相撞擊，導(dǎo)致橋梁產(chǎn)生變形，通常表現(xiàn)為梁體隆起;當(dāng)上部結(jié)構(gòu)超過(guò)墩臺(tái)的支撐面時(shí)，即梁體橫向移位幅度過(guò)大，會(huì)出現(xiàn)落梁震害。主要原因是墩臺(tái)的支撐寬度不夠和限位構(gòu)造不牢固，在外力的作用下，導(dǎo)致梁體與墩臺(tái)產(chǎn)生相對(duì)移位，造成落梁。

2.2橋梁墩柱的震害

橋墩是橋梁結(jié)構(gòu)最重要的承重構(gòu)件，在地震中，橋墩一旦被破壞，會(huì)導(dǎo)致落梁或橋梁整梯坍塌。橋梁墩柱的震害主要表現(xiàn)為：橋墩的沉降、傾斜、移位;墩體開裂、剪斷現(xiàn)象;鋼筋混凝土受壓崩裂、彎曲等。例如，汶川地震中，由于百花大橋橋墩抗彎能力不足，導(dǎo)致墩底保護(hù)混凝土的剝落。橋梁下部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問(wèn)題，主要是因?yàn)樵跇蛄涸O(shè)計(jì)和施工時(shí)，未考慮其抗震功能，或?qū)Χ罩鶑?qiáng)度和變形性考慮不足，不能承受大強(qiáng)度的地震力。

2.3附屬工程的震害

這類震害，通常發(fā)生在橋梁的主梁與下部墩柱以及橋臺(tái)連接處都是最為脆弱的部位。在受到地震力的影響下，如果附屬工程沒(méi)有一定的限位承受力就容易產(chǎn)生震害現(xiàn)象，其主要表現(xiàn)為擋塊碰撞破壞、伸縮縫拉斷、支座脫離主梁、臺(tái)胸墻剪斷等。

2.4地基基礎(chǔ)的震害

橋梁地基會(huì)在地震力的作用下出現(xiàn)地基沙化松軟、沉降不均、穩(wěn)定性差等狀況，直接導(dǎo)致地基的下沉、斷裂等震害。

3、公路橋梁抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1公路橋梁設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

公路橋梁設(shè)計(jì)要遵循耐久性、適用性、安全性和經(jīng)濟(jì)性的原則。在橋梁抗震設(shè)計(jì)中，要綜合考慮多個(gè)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，對(duì)橋梁的抗震結(jié)構(gòu)和震力進(jìn)行分析，合理設(shè)計(jì)橋梁，讓橋梁結(jié)構(gòu)滿足強(qiáng)度、延性、經(jīng)濟(jì)等多個(gè)指標(biāo)，加固橋梁結(jié)構(gòu)的薄弱部位，減少震害的發(fā)生。

3.2提高結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的強(qiáng)度和延性

由于地震時(shí)會(huì)造成橋梁結(jié)構(gòu)和構(gòu)件周期反復(fù)變形，不能只注重強(qiáng)度而忽視延性。抗震設(shè)計(jì)要盡量減小地基傳入橋梁結(jié)構(gòu)的地震力。根據(jù)隨機(jī)地震反映理論和動(dòng)力理論，使地基傳入橋梁結(jié)構(gòu)的震力盡可能的小，保證結(jié)構(gòu)具有恰當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和延性，研究結(jié)構(gòu)延性和強(qiáng)度最恰當(dāng)?shù)谋壤?，防治不能容忍的破壞、?qiáng)度則是有利控制結(jié)構(gòu)變形。

3.3橋梁的減震、隔震設(shè)計(jì)

橋梁的減震、隔震設(shè)計(jì)是提高橋梁抗震能力的有效手段，具有簡(jiǎn)單、先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)。減隔震支座的設(shè)計(jì)裝置使結(jié)構(gòu)消耗的能量較小，也增加了結(jié)構(gòu)的振型周期，降低地震時(shí)的震波頻率，使橋梁結(jié)構(gòu)受損程度降低，橋梁上部結(jié)構(gòu)震后可復(fù)位，減少了經(jīng)濟(jì)損失。

4、橋梁抗震優(yōu)化措施

4.1橋梁上部架構(gòu)抗震設(shè)計(jì)優(yōu)化

落梁震害非常常見，實(shí)踐證明加強(qiáng)橋梁上部架構(gòu)的整體性，限制其移位，是提高橋梁上部結(jié)構(gòu)抗震能力的有效措施。提高上部結(jié)構(gòu)抗震能力的措施有：（1）在梁底部加焊鋼板，或采用縱橫約束裝置限制梁的移位，如拉桿、鋼筋混凝土擋塊等;上下部結(jié)構(gòu)鏈接多用錨栓，且錨栓要有足夠的強(qiáng)度;（2）梁端至墩臺(tái)帽或蓋梁邊緣距離以及掛梁與懸臂的搭接長(zhǎng)度必須滿足地震移位要求;（3）橋梁跨度較大時(shí)，要采用連續(xù)梁代替簡(jiǎn)支梁，以減少伸縮縫，且宜采用箱式截面等?？傮w來(lái)說(shuō)，加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)的整體性，是提高橋梁上部結(jié)構(gòu)抗震能力的有效方式[1]。

4.2橋梁下部結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)優(yōu)化

隨著科技的發(fā)展，公路橋梁墩柱形式更傾向于輕盈美觀、經(jīng)濟(jì)實(shí)用。國(guó)內(nèi)的橋墩的主要形式有圓柱形、花瓶墩形和方形等。針對(duì)橋墩抗震設(shè)計(jì)研究主要有2種設(shè)計(jì)理念：（1）塑形強(qiáng)化設(shè)計(jì);（2）依靠減隔震體系進(jìn)行耗能，采用減隔震支座，依靠支座變形耗散地震能量，下部結(jié)構(gòu)按照彈性理論進(jìn)行設(shè)計(jì)。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在地震強(qiáng)度不同的區(qū)域采用不同的設(shè)計(jì)理念是較為經(jīng)濟(jì)合理的方式。高厚比較小的墩柱，在低度抗震設(shè)防烈度區(qū)域，建議采用剛性設(shè)計(jì)理念，即塑形強(qiáng)化;對(duì)于高度抗震區(qū)域，橋墩設(shè)計(jì)需要采用減隔震措施進(jìn)行抗震耗能設(shè)計(jì)。對(duì)于高厚比較大的橋墩，建議直接采用延性設(shè)計(jì)理念。此外，橋梁支座的選擇也非常重要，要根據(jù)實(shí)際情況、注意水平受力的分擔(dān)，選擇合適的支座類型?？傮w來(lái)說(shuō)，抗震設(shè)計(jì)要遵循均衡的原則，結(jié)合上部結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟(jì)實(shí)用等具體情況，對(duì)墩柱、支座優(yōu)化選擇。

4.3引進(jìn)新型橋梁的抗震設(shè)計(jì)方法

在以往的橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，我們主要采用提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和增強(qiáng)結(jié)構(gòu)延性的方法來(lái)保障橋梁結(jié)構(gòu)抗震能力。但是這種方法在實(shí)際應(yīng)用中有一定的局限性，由于地震的影響力與橋梁的抗震能力都是未知的，因此，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，橋梁依然受到了損害。所以，引進(jìn)新型的橋梁抗震設(shè)計(jì)法勢(shì)在必行?，F(xiàn)階段，在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中我們開始采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，這種型鋼混凝土結(jié)構(gòu)具有承載能力強(qiáng)、抗剪能力強(qiáng)、延性強(qiáng)的特點(diǎn)，因此，逐漸被廣泛應(yīng)用。

結(jié)語(yǔ)：

總而言之，公路橋梁工程作為我國(guó)一種重要的交通基礎(chǔ)設(shè)施，是區(qū)域之間聯(lián)系的“大動(dòng)脈”，其安全性和穩(wěn)定性直接關(guān)乎我國(guó)交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展。為了有效提升公路橋梁整體結(jié)構(gòu)的抗震性能，必須要在充分意識(shí)公路橋梁設(shè)計(jì)原則的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)際情況，采取科學(xué)、合理的隔震設(shè)計(jì)理念和方法，做好主體結(jié)構(gòu)和細(xì)部結(jié)構(gòu)的隔震設(shè)計(jì)，從而不斷提升我國(guó)公路橋梁工程的整體質(zhì)量。

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