橋梁抗震設計原則與設計方法

楊舟

摘 要：我國橋梁在抗震設計上還存在著許多的缺陷與不足，需要在實踐中逐漸積累經驗，從而進行進一步的改進，文章就橋梁抗震設計原則與設計方法兩方面進行簡要分析，使橋梁在抗震設計方面更加完善，降低地震給人民和城市帶來的危害。

關鍵詞：橋梁；抗震；設計

近年來，自然災害頻發(fā)，特別是地震，不僅給人們帶來了巨大的災難，也給經濟造成了難以估計的損失。地震過后，我們除了救災工作外，還必須進行深刻的反思，怎樣才能有效預防地震，怎樣才能將地震帶來的傷害和損失降到最低。

1 地震對橋梁的破壞性

當發(fā)生地震時，首當其沖受到破壞的就是地基，特別是對于地基在斜坡和土質松軟地段上的橋梁工程的破壞最大。所以，在選擇地基時要謹慎對待，綜合考慮后再做決定。地震產生后，橋梁的破壞形式也有所不同，一般表現(xiàn)為以下幾點。

橋臺的椎體和墩身鋪戶開裂，還出現(xiàn)了滑移現(xiàn)象。

橋墩的臺身發(fā)生位移，支座的錨栓被剪斷，甚至會導致落梁現(xiàn)象的產生。

橋墩臺身開始斷裂，使橋梁有坍塌的傾向。

沙土在河水的沖刷下，被液化，致使橋墩開始下沉。

2 橋梁抗震設計的原則

只有在結構上將強度、剛度和延性等指標完美的結合，才能設計出合理的抗震方案，才能做到真正意義上的抗震設防，但是想要做到這一點，卻非常困難，需要工程師做到不墨守成規(guī)，在了解影響結構地震因素的基礎上，進行大膽的創(chuàng)新。與此同時，還要遵循以下原則：

2.1 選擇適當?shù)膱龅?/p>

選擇橋梁建設地址時，必須要選擇一個抗震力強的地方，而且所選擇的地方場地要足夠堅硬，如果橋梁的地基不牢固，在地震發(fā)生時怎么可能做到屹立不倒。但是需要注意的是不僅不能選擇松軟土地或不穩(wěn)定的坡地，對可能會受到其周邊影響的地區(qū)也不能選擇，因為在危害面前，是不允許“萬一”情況出現(xiàn)的。

2.2 注意結構上的對稱

在抗震方面，對稱性的結構剛度與不等跨橋梁相比更具有優(yōu)勢，對地震災害的防控也更加有效，比如說：如果橋梁墩在高度上差距比較明顯的話，會使高度較低的橋墩受到水平震力的危害，也會使橋孔跨度較大的橋墩受到很大的地震力。因此，在橋梁的防震設計上，要注意橋體結構的對稱性，盡量避免使用跨度較大的橋型。

2.3 注重橋梁的整體性

橋梁的整體性至關重要，如果橋梁的整體性不好，不僅使結構的空間作用得不到較好的發(fā)揮，也會在地震時，使結構的構件以及非結構的構件被震落。所以，要盡量的保證上部結構是連續(xù)的，同時還要采用有助于提高整體性的連接方式，并且在各個連接點設置減震措施，以便使橋梁在穩(wěn)定性方面得到提高。此外，為了避免突發(fā)狀況的產生，在結構的布置上要最大限度的做到尺寸，質量和剛度均勻、對稱。

2.4 設置多道抗震防線

為了將危險扼殺在搖籃里，在橋梁抗震設計上要設置多道防線，使橋梁能夠多方面的抵抗地震側向力，在遇到較強的地震時，如果第一道防線被破壞，還有第二道防線可以支撐，甚至有第三道、第四道。這樣給橋梁的安全性、穩(wěn)固性提供了強有力的保障，可以在最大程度上避免橋梁倒塌的現(xiàn)象。

3 橋梁抗震設計方法

3.1 基于性能的抗震設計

這種設計方法是指在不同概率地震下，結構的性能能夠達到一組預定的目標，是抗震設計的總體思想。其目的是在強度較大地震后，能夠將人的傷亡情況和財產的損失控制在所預先設定的目標內，同時震后，結構的功能也依然可以繼續(xù)維持。其特點如下。

打破原來以宏觀定性的目標為主的局面，逐漸向量化的多重目標轉化。

抗震設計目標不再局限于保障人民生命財產安全，而是多目標、多層次的來進行抗震方面的設計，力求最大限度的做到不同風險水平的地震作用下滿足不同的性能目標，給人民的安全帶來更大的保障。

3.2 基于位移的設計方法

基本位移的設計方法雖然很早就被提了出來，但是直到現(xiàn)在才有所發(fā)展，成為可以應用于橋梁抗震上的設計方法。它是在結構強度不足的基礎上提出的，而導致強度不足的原因是：許多規(guī)范由于經濟等因素的制約，在設計地震作用時，允許結構物質發(fā)生可塑性屈服變形，這種情況下，只能改變結構性能的衡量指標，從而選擇比較合適的脆性結構或不允許發(fā)生非彈性影響的構件。這種設計方法將結構的變形和構件發(fā)生的變化設置為變量，最終的設計結果以構件的強度為參數(shù)。

3.3 多階段設計方法

為了最大限度上保證人民群眾的生命安全，降低震后的經濟損失，在設防水準方面，要不斷地進行革新。其中所要考慮到的因素有很多，比如說：地震的產生機理、地震的特殊性能還有在地震的強力作用下各類結構的動力特征、構件能力等。這都需要我們在研究中不斷總結教訓，積累經驗，改變原來的單一設防水準，轉為雙水準或三水準，原來的一階段設計轉為兩階段、三階段，甚至會轉變?yōu)楦嗟乃疁?，更多的階段。

3.4 延性設計

基于上文，單純的強度作為衡量標準，來進行抗震的設計其實并不合理。在地震的強力作用下，橋梁的結構是可以通過自身的變形來進行耗能的，這樣依然可以達到抗震、減震的目的。例如：一個比較高大的橋墩，在地震的作用下，橋墩墩底的混凝土在塑性上已經被破壞了，但是其所配置的抗剪鋼筋足夠用來抵抗地震力，使橋墩沒有坍塌。同時，在橋墩底部形成了塑性鉸，在轉動過程中消耗了地震的能量，使主要結構沒有受到實質性的破壞，對主要結構進行了有效的保護。這體現(xiàn)的就是延性設計的概念，通過曲率系數(shù)和延性系數(shù)的控制對結構延性變形進行控制。

若想降低地震的危害，需要對其破壞性進行掌控，最大限度的將地震的破壞控制在預定部位范圍中，這就需要在抗震設計中，重視能力設計思想，在橋梁內部建立合理的強度等級配置。這樣才能保證橋梁的穩(wěn)固性，在發(fā)生地震時，也能降低損失。同時在配筋設計上要謹慎對待，選擇合適的塑性鉸位置，以橋墩較大的橋梁為例，塑性鉸的這位置一般在橋墩的墩底或墩頂。做到以上所說的，就能在一定程度上保證結構的延性和抗震能力。

4 結束語

隨著經濟的不斷發(fā)展，對橋梁設計的要求會越來越多，難度也越來越大，對橋梁的質量要求也會越來越高，雖然不能阻止的地震的發(fā)生，但可以將地震的傷害降到最低。所以，橋梁設計人員要深入橋梁抗震設計的研究中，在借鑒其他地區(qū)的先進抗震技術經驗的基礎上，遵循橋梁抗震設計原則，采用適當?shù)脑O計方法，使橋梁的設計在質量上得到最大限度的保證。

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