雒建哲

（甘肅省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院股份有限公司）

地震區(qū)的橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)覆蓋面較廣，應(yīng)充分兼顧地震對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)構(gòu)安全是首要設(shè)計(jì)目標(biāo)，應(yīng)確保在地震條件下結(jié)構(gòu)依然可維持穩(wěn)定或是最大限度減小震害，從而給車輛的通行營(yíng)造安全的環(huán)境，避免不必要的社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失。

1 工程概況

S38 線王格爾塘至夏河（?？疲└咚俟分骶€長(zhǎng)41.595㎏，沿線共建設(shè)橋梁11992.35m/37 座，采取雙向四車道建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，公路I 級(jí)荷載。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件及橋梁建設(shè)規(guī)模等因素確定洪水頻率，采取特大橋1/300、大中橋及小橋涵均為1/100 的標(biāo)準(zhǔn)。本項(xiàng)目橋梁建設(shè)區(qū)域地質(zhì)條件特殊，跨越0.15g 和0.2g 兩個(gè)地震烈度區(qū)，為保證橋梁安全，采取八度（0.2g）抗震設(shè)計(jì)方式。

2 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 橋梁設(shè)計(jì)要點(diǎn)

本項(xiàng)目橋梁建設(shè)于河谷區(qū)，橋孔布設(shè)充分兼顧現(xiàn)場(chǎng)地形及水位控制要求。以地質(zhì)、水文等方面自然因素為立足點(diǎn)，以結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟(jì)高效、造型美觀為發(fā)展目標(biāo)，由此展開(kāi)橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作，保證橋梁結(jié)構(gòu)可取得良好的綜合應(yīng)用效果。中、小跨徑橋梁建設(shè)工作量較小，本著標(biāo)準(zhǔn)化、裝配化的原則展開(kāi)設(shè)計(jì)工作，以20m、30m、40m 預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁居多。

項(xiàng)目主線標(biāo)準(zhǔn)跨大中橋梁總量為29 座，設(shè)置裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)（簡(jiǎn)支）箱梁，將其作為各橋的上部結(jié)構(gòu)，普遍為多箱單獨(dú)預(yù)制的方式，形成先簡(jiǎn)支后連續(xù)的結(jié)構(gòu)體系。設(shè)柱式/薄壁空心墩、柱式/肋板臺(tái)及鉆孔灌注樁，共同承受上部荷載及行車荷載，構(gòu)成橋梁下部結(jié)構(gòu)。

以《裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)（簡(jiǎn)支）箱梁橋上部構(gòu)造》為主要依據(jù)，在施工前組織圖紙審閱，以便每位參建人員都可準(zhǔn)確掌握橋梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及建設(shè)要求，以此作為正式施工的基本指導(dǎo)。

部分橋梁建設(shè)于緩和曲線上，在預(yù)制箱梁期間應(yīng)充分考慮到主梁參數(shù)表，以其中給出的尺寸要求合理組織預(yù)制作業(yè)，視實(shí)際情況調(diào)整梁長(zhǎng)和鋼筋。

部分橋梁建設(shè)于平曲線段，應(yīng)采取標(biāo)準(zhǔn)跨徑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)均向布置的原則形成適量理論跨徑線[1]。根據(jù)預(yù)制梁的實(shí)際情況合理調(diào)整梁長(zhǎng)，從而有效規(guī)避內(nèi)、外弧差的異常狀況。梁長(zhǎng)變化段的設(shè)置應(yīng)注重對(duì)位置的選擇，以兩等分跨中橫隔梁的兩側(cè)較為合適，預(yù)應(yīng)力鋼束變化段的位置則以跨中直線段為宜。邊梁外懸臂的長(zhǎng)度控制應(yīng)充分考慮到路線平面資料，以此為指導(dǎo)合理放樣。

2.2 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

⑴連續(xù)箱梁施工遵循的是多箱單獨(dú)預(yù)制、簡(jiǎn)支安裝的基本原則，為提高橫向整體性，除了在箱梁上增設(shè)端頭橫隔梁外，還需在跨間布設(shè)適量的橫隔板并使其與主梁保持垂直的位置關(guān)系。

⑵為提高模板的制安效率，主梁沿縱向外輪廓尺寸不采取任何改變措施，以給定角度為基準(zhǔn)合理開(kāi)展梁端斜角的安裝作業(yè)。以懸臂長(zhǎng)度為依據(jù)，根據(jù)實(shí)際情況合理調(diào)整內(nèi)、外側(cè)邊梁的懸臂處鋼筋，使其布設(shè)具有合理性。橋臺(tái)背墻線在設(shè)置時(shí)應(yīng)遵循與梁端線保持平行關(guān)系的基本原則，可調(diào)整邊梁懸臂端尺寸或護(hù)欄的布設(shè)區(qū)域，由此構(gòu)成橋面曲線。施工期間注重對(duì)梁長(zhǎng)參數(shù)的分析，以此為依據(jù)合理組織支模澆注作業(yè)，將各梁依次編號(hào)，合理保管。

⑶橋面橫坡結(jié)構(gòu)組成包含預(yù)制箱梁頂、墩臺(tái)蓋梁及支座墊石，通過(guò)順坡澆筑的方式形成箱梁頂板及橋面板，選取適量鋼板并將其預(yù)埋于箱梁底面支座處，并保證鋼板維持水平狀態(tài)。橋梁縱橫綜合坡度對(duì)箱梁施工具有較明顯的影響，因此應(yīng)加強(qiáng)對(duì)支座梁底預(yù)埋鋼板中心外露值的檢驗(yàn)，若實(shí)測(cè)結(jié)果不滿足調(diào)平要求，則要及時(shí)增設(shè)合適規(guī)格的梁底楔形塊[2]。

⑷鋼絞線的錨固宜設(shè)置在梁端，為避免錨固鋼板超越支承中心線的情況，應(yīng)處理成對(duì)彎起的鋼束錨固面，將其設(shè)置為臺(tái)階型式。

⑸箱梁端部預(yù)制期間，在箱內(nèi)側(cè)采取加厚處理措施，此舉可為錨具的布設(shè)提供良好的條件。

⑹橋梁上部結(jié)構(gòu)施工均采取的是通用圖形式，綜合考慮預(yù)制尺寸和梁端夾角，合理調(diào)整鋼筋，使各處的鋼筋都可發(fā)揮出應(yīng)有的作用。

2.3 下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

橋梁下部結(jié)構(gòu)施工中，墩臺(tái)基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁的形式，以坐標(biāo)控制為核心，經(jīng)過(guò)尺量后進(jìn)一步掌握施工情況，若有誤則及時(shí)與設(shè)計(jì)單位取得溝通，就相關(guān)事項(xiàng)作深入的探討，提出切實(shí)可行的解決方案，再恢復(fù)施工。

3 橋梁抗震設(shè)計(jì)

3.1 抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)

抗震設(shè)計(jì)為本橋設(shè)計(jì)工作中的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，此處的設(shè)計(jì)效果將對(duì)橋梁的整體質(zhì)量帶來(lái)明顯影響，應(yīng)貫徹以防為主的理念，經(jīng)多重對(duì)比后選擇最有利的抗震結(jié)構(gòu)體系，輔以行之有效的減隔震措施，形成多重防護(hù)屏障，確保橋梁的抗震安全性。根據(jù)行業(yè)規(guī)范[3]以及現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況，本項(xiàng)目橋梁抗震設(shè)防類別均采取B 類。

B 類橋梁抗震設(shè)計(jì)工作中，分兩種情況加以考慮：E1 地震作用，全橋結(jié)構(gòu)在地震作用下不受損；E2 地震作用，全橋結(jié)構(gòu)在地震作用下不發(fā)生倒塌或是大幅度的受損，在采取加固措施后依然可滿足應(yīng)急通行需求。為滿足B 類橋梁所提出的結(jié)構(gòu)抗震能力要求，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證墩身、墩柱可進(jìn)入塑性狀態(tài)，以蓋梁為代表的各類保護(hù)構(gòu)件均不可處于屈服狀態(tài)。

基于前文對(duì)各項(xiàng)設(shè)計(jì)原則的分析，認(rèn)為在不同柱式墩墩高條件下其對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)原則也應(yīng)及時(shí)調(diào)整，高度＜5m 時(shí)縱橋向按彈性設(shè)計(jì)；高度＜10m 時(shí)橫橋向按彈性設(shè)計(jì)。此外，在墩高＞55m 的條件下，也應(yīng)按照彈性設(shè)計(jì)，以免出現(xiàn)橋墩養(yǎng)護(hù)難度偏大的情況。

3.2 抗震結(jié)構(gòu)體系

3.2.1 結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目橋梁建設(shè)區(qū)均為典型的高震區(qū)，易威脅到橋梁的正常使用。為保證橋梁結(jié)構(gòu)的完整性與穩(wěn)定性，跨徑增設(shè)橫隔板，梁端增設(shè)端橫梁，選取適量抗震拉桿并將其布設(shè)在相鄰橋臺(tái)之間。橋墩結(jié)構(gòu)組成方面，以柱式墩為主要形式，墩柱間增設(shè)地系梁，具體情況如圖1 所示?；A(chǔ)部分均選擇的是樁基礎(chǔ)，其具有柔度適中的特點(diǎn)，可適應(yīng)結(jié)構(gòu)的變形需求。

圖1 墩柱地系梁

3.2.2 結(jié)構(gòu)約束體系的確定

結(jié)合聯(lián)長(zhǎng)、墩高等方面的情況，配置滑板橡膠支座、高阻尼橡膠支座、水平力分散型板式橡膠、固定盆式支座等結(jié)構(gòu)，由此構(gòu)成完整的支撐體系，使橋梁具有足夠良好的抗震性能。

長(zhǎng)聯(lián)橋建設(shè)中，陡坡上橋梁將形成向下坡方向的變形現(xiàn)象，該部分變形將隨時(shí)間的延長(zhǎng)而逐步累積，因此需組織橋梁縱向剛度分析，以妥當(dāng)?shù)姆绞絻?yōu)化橋梁動(dòng)力性能。綜合考慮溫度效應(yīng)和抗震設(shè)計(jì)結(jié)果，優(yōu)化中間墩的布設(shè)形式，以墩梁剛性連接方式為宜，具體采用固定盆式支座。聯(lián)端選擇的是四氟板式橡膠支座，其綜合應(yīng)用效果較好，可滿足地震時(shí)的變形要求。以中間墩的墩高為依據(jù)合理選擇支座形式，若高度＞10m，以水平力分散型板式橡膠支座為宜；反之，則選擇高阻尼橡膠支座，其具有優(yōu)良的抗剪切變形能力。

3.2.3 限位裝置

橋墩、橋臺(tái)兩部分結(jié)構(gòu)橫向設(shè)剛性擋塊，再通過(guò)粘貼的方式于側(cè)面設(shè)橡膠塊，通過(guò)該裝置發(fā)揮出碰撞緩沖的作用。聯(lián)端墩和橋臺(tái)兩處配置抗震拉桿，構(gòu)成完善的防護(hù)體系，以免發(fā)生落梁現(xiàn)象。梁端設(shè)橡膠塊，該部分既可緩解沖擊又可維持梁的整體穩(wěn)定性，以免其出現(xiàn)位移現(xiàn)象。

3.3 主要抗震措施

地震具有極強(qiáng)的不確定性和不可預(yù)見(jiàn)性，部分優(yōu)質(zhì)構(gòu)造在地震作用下易失效。對(duì)此，應(yīng)積極采取抗震措施，最大限度減小地震對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的影響。

⑴根據(jù)抗震規(guī)范中所提出的要求，蓋梁寬度應(yīng)達(dá)到70+L/2，（L 為梁的計(jì)算跨徑，m）因此可適當(dāng)增加蓋梁縱橋向?qū)挾取?/p>

⑵中大橋結(jié)構(gòu)中，對(duì)墩臺(tái)擋塊的鋼筋采取加強(qiáng)措施，即φ20@10，箍筋直徑φ12mm。

⑶0.15g 地區(qū)的大中型橋梁中，均增設(shè)抗震錨栓，小箱梁設(shè)置縱向擋塊。對(duì)于0.1g 及其以上的地區(qū)，在設(shè)置現(xiàn)澆箱梁的同時(shí)還需配套限位器。

⑷空心板端每孔均布設(shè)橡膠塊，對(duì)于伸縮縫處，應(yīng)設(shè)橡膠墊塊。

⑸加強(qiáng)背墻主筋，其目的在于提高背墻的抗震能力，以免在地震破壞條件下而發(fā)生落梁現(xiàn)象。

⑹構(gòu)造物箍筋均選擇的是135°彎鉤的形式，其能夠穩(wěn)定在混凝土核心區(qū)，從而達(dá)到維持橋墩穩(wěn)定性的效果。

⑺重力式臺(tái)高度＞8m 時(shí)，施工所用材料以C20 片石混凝土為宜。此外，加強(qiáng)對(duì)臺(tái)身與臺(tái)帽、臺(tái)身與基礎(chǔ)之間的處理，配置適量短鋼筋。

4 結(jié)束語(yǔ)

高速公路橋梁設(shè)計(jì)具有系統(tǒng)性，抗震設(shè)計(jì)是不可或缺的環(huán)節(jié)，且對(duì)于地震區(qū)的橋梁工程而言更為重要。文章則結(jié)合工程實(shí)例展開(kāi)有關(guān)于抗震設(shè)計(jì)的探討，希望所提內(nèi)容可作為設(shè)計(jì)工作的參考，從而提升橋梁的抗震設(shè)計(jì)水平。