楊澤偉

(湖北建科國際工程有限公司，湖北 武漢 430070)

1 橋梁結構抗震概述

1.1 地震造成的橋梁結構震害以及原因

由于地震的運動形式不同，造成的橋梁結構的震害形式也不相同，但橋梁的震害形式大致可以分為兩種，一種是由于地震造成的橋梁所在場地發(fā)生例如高低起伏一類的運動時，造成的橋梁結構的振動；另外一種形式是由于地震造成的橋梁所在場地的相對運動，這樣的震害相較于第一種會更加嚴重一些，場地相對運動會造成橋梁被迫變形，橋梁的超靜定內力會嚴重影響橋梁的抗震效果，如果造成的變形過大會直接導致橋梁抗震結構的失效。

在地震的作用下，會給橋梁帶來不同程度的破壞，破壞形式也非常多。把握造成橋梁結構震害的原因是做好橋梁結構抗震設計的前提。公路橋梁是最常見的橋梁形式之一，本文列舉了幾種震害的主要表現(xiàn)形式：首先，地震會造成橋梁發(fā)生相對位移，在這個過程中，橋梁的各個支撐節(jié)點就會受到不同程度的破壞，節(jié)點的支撐能力以及角度一旦發(fā)生變化，橋梁的整體形態(tài)就會隨之改變，通常表現(xiàn)為橋梁的隆起；其次，發(fā)生地震時，地表原有狀態(tài)被破壞，嚴重情況下還會導致土質液化，這樣一來，橋梁就會發(fā)生拉伸位移從而導致落梁現(xiàn)象的發(fā)生；最后，橋梁下部結構的抗震設計不到位，在地震過程中，出現(xiàn)各種開裂、失效的現(xiàn)象。

1.2 橋梁結構的一般構造和類型

橋身、橋面以及重要的連接結構共同構成橋梁的上部結構，基礎、橋墩、橋臺以及支座共同構成橋梁的下部結構，這些結構各自承載著不同的功能，共同作用支撐整座橋梁的正常形態(tài)。橋墩的主要破壞類型大致分兩種：一種是彎曲破壞，這種破壞會造成塑性變形和剛度的下降，這樣的變形從一定程度上來說可以減輕地震的破壞，通常情況下不會造成橋梁的坍塌；另一種是剪切破壞，這種破壞會更加嚴重，是造成橋梁破壞的主要形式，也是比較常見的橋墩破壞形式。

2 設計橋梁結構抗震時的思路和相關原則

2.1 設計橋梁結構抗震時的思路

就目前的橋梁抗震結構的設計來說，設計抗震結構的目標是“輕度地震橋梁不壞、中度地震橋梁可修、重度地震橋梁不倒”。具體來說就是，當發(fā)生輕微地震時，造成的場地運動要在橋梁的正常工作范圍之內，要保證橋梁在這個階段各個結構不受到損壞，或者是輕微損壞；中度地震發(fā)生時，橋梁會進入到非正常工作的狀態(tài)，在這個過程中，橋梁的各個結構會發(fā)生損壞，但是各項功能仍能正常進行，經(jīng)過后期的維修能夠盡快恢復正常；當重度地震發(fā)生時，橋梁的結構可能會造成很大破壞，但是橋梁的大體形態(tài)不發(fā)生改變，更不會造成倒塌，經(jīng)過搶修，仍然能夠進行限速通車。

2.2 橋梁抗震結構設計的要點

各個地區(qū)發(fā)生地震的概率各不相同，對于一些地震高發(fā)地區(qū)的橋梁建設，還有地震發(fā)生強度較高的地區(qū)的橋梁建設，設計人員以及工程人員要根據(jù)地震發(fā)生的形式，切實設計橋梁的抗震結構。這樣有針對性設計橋梁抗震結構會更加有效果。一般情況下，橋梁抗震結構的主要設計原則大致有：①在滿足橋梁結構需要的前提下，盡可能地將橋梁的結構重心下移，這樣可以有效減小地震對橋梁造成的破壞提高橋梁的抗震效果；②橋梁的高度要在一定范圍內，橋梁如果過高會更加容易在地震中造成振動，影響到橋梁下半部分結構的剛度，從而影響到橋梁的抗震效果；③一定要加固橋梁的地基，以免在地震中發(fā)生場地的大幅度位移，導致橋梁的破壞；④橋梁的長度要盡可能保持適中，在整體結構上也要盡可能對稱，研究分析表明，對稱的橋梁抗震能力普遍高于不等跨橋梁。

3 橋梁抗震的相關措施

橋梁設計師需要對一些抗震設計的基本概念以及原理有深刻的理解，并且能夠將其靈活應用到橋梁的設計中去，使橋梁的功能和抗震結構結合到一起，在保證橋梁各項功能的同時，提高橋梁整體的抗震效果。這個過程就稱為概念設計。對于一些抗震材料的使用以及橋梁支座的選擇，各種配件的選擇，箍筋的配置、構造節(jié)點配筋的使用這些橋梁結構中的細節(jié)，稱為細節(jié)設計。橋梁設計人員一直致力于研究橋梁的各個抗震結構，保證在地震過程中，橋梁最大限度的完好。在橋梁設計時，都要反復進行抗震效果的模擬，就目前的模擬抗震的結果表明，提高橋梁的延性是比較容易實現(xiàn)效果也很好的方法。

在橋梁抗震結構設計中，提高橋梁的延性是實現(xiàn)橋梁結構抗震效果的重要手段。橋梁的延性是橋梁具有的特點，利用加強這一特點可以有效減少地震給橋梁帶來的損害。發(fā)生地震時，橋梁承受的外部壓力會發(fā)生變化，一些結構受到的壓力減小，而另一些結構的壓力變大，這樣會給橋梁帶來很大破壞。提高橋梁的延性，在一定程度上可以改善這樣的情況。橋梁的延性增加，會使得由于壓力變化給橋梁造成的破壞大幅度下降，從而降低損失。除了控制橋梁的延性之外，橋墩也存在一定的延性，并且橋墩的延性是可以利用到抗震結構設計中去的，橋墩本身就具有一定的延性，如果配合延性材料的應用，橋墩的延性就會得到加強。具體到抗震結構設計中去，在地震發(fā)生的過程當中，橋墩的延性可以有效的吸收地震的破壞，地震力會被具有延性的橋墩分散，地震強度就會相應的減少，這樣橋梁上半部分受到的破壞就會大大減少，提高延性的本質也就是提高橋墩的抗震荷載，延性的抗震設計要根據(jù)彈性測試來進行相關的計算，之后再根據(jù)抗震級別進行完善，找到最適合橋梁的延性范圍。讓橋梁與橋墩延性特點在橋梁抗震中發(fā)揮出最大的效果。

4 結束語

地震一旦發(fā)生，帶來的危害是無法估量的，由于我國人口眾多，道路眾多，對于橋梁的需求也是與日俱增，如果橋梁受到地震的破壞，人員傷亡和經(jīng)濟損失都在所難免，所以一定要切實做好橋梁結構抗震的設計。隨著國家科學技術的不斷進步，已經(jīng)研發(fā)出一大批高強度的建筑材料，將橋梁結構的抗震設計與這些高強度的抗震材料相結合，相信在橋梁結構抗震設計方面一定可以取得突破性進展，當然有關研究人員還需不斷努力，設計出更多的抗震方案。希望本文能給有關人士提供幫助。

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