橋梁抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)

陳　偉

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，貴州 貴陽(yáng)　550008)

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橋梁抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)

陳偉

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，貴州 貴陽(yáng)550008)

摘要：公路交通運(yùn)輸在抗震救災(zāi)行動(dòng)中扮演著十分重要的角色，是搶救人民生命財(cái)產(chǎn)和開展震后修復(fù)工作的重要渠道。公路橋梁作為交通運(yùn)輸?shù)难屎?，在震后的緊急救援及災(zāi)區(qū)重建工程中，其作用尤為突出。因此公路橋梁的抗震設(shè)計(jì)對(duì)保障交通運(yùn)輸?shù)陌踩€(wěn)定運(yùn)行乃至國(guó)家的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)而言，都有其不容忽視的存在價(jià)值。

關(guān)鍵詞：橋梁；震害形式；抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1橋梁震害的主要形式

(1)上部結(jié)構(gòu)損壞。根據(jù)產(chǎn)生原因的不同，上部結(jié)構(gòu)損壞又可以分為結(jié)構(gòu)損壞和位移損壞。比較常見的是位移損壞，大體分為上部結(jié)構(gòu)的縱向位移、橫向位移和扭轉(zhuǎn)，此現(xiàn)象一般在設(shè)置伸縮縫的地方較容易發(fā)生。如果限位構(gòu)造失效或者是墩臺(tái)支撐寬度不夠，那么在地震中其可能出現(xiàn)較大的位移，導(dǎo)致更為嚴(yán)重的落梁現(xiàn)象。

(2)附屬工程損壞。橋梁的主梁與下部墩柱及橋臺(tái)連接部位是比較薄弱的，在地震中極有可能因?yàn)闆]有足夠的限位能力而導(dǎo)致支座脫離主梁、擋塊碰撞破壞、伸縮縫拉斷、臺(tái)胸墻剪斷等現(xiàn)象。

(3)墩柱損壞。主要分為兩種形式，一是塑性鉸破壞，這種現(xiàn)象是由于柔性墩柱所用的塑性鉸混凝土在地震中剝落或者破碎導(dǎo)致失去承載能力造成的；二是剪切破壞，這是由于剛性墩柱的變形力不足，所以當(dāng)?shù)卣鸬膹?qiáng)度超過其承載程度時(shí)，就造成了墩柱的損壞。

(4)基礎(chǔ)損壞。地震中會(huì)因?yàn)樯惩烈夯?、不均勻沉降或穩(wěn)定性不夠而造成地層的移位或者斷裂，地基遭到破壞之后，必然會(huì)導(dǎo)致橋梁基礎(chǔ)的破壞，一般會(huì)產(chǎn)生移位、傾斜、下沉甚至折斷。

2橋梁抗震的級(jí)別要求

如果在地震中，公路工程遭到破壞，交通因此中斷，對(duì)后期的抗震搶險(xiǎn)救災(zāi)行動(dòng)的開展將造成非常大的阻礙。因此，依照不同等級(jí)公路的重要程度，在對(duì)其進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的時(shí)候，要多方面綜合考慮，不能僅僅計(jì)算單一的基本強(qiáng)度抗震，應(yīng)將橋梁結(jié)構(gòu)的變形和耗能考慮進(jìn)去，采用三階段三水準(zhǔn)的設(shè)防原則，(1)為了達(dá)到橋梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求，不至于被小震損壞，應(yīng)該對(duì)其在彈性狀態(tài)下的反應(yīng)進(jìn)行計(jì)算；(2)為了使橋梁有一定的安全度，中級(jí)地震的損壞可以修復(fù)，需要對(duì)橋梁的截面開裂及破壞時(shí)產(chǎn)生的位移進(jìn)行計(jì)算，與地震的荷載效應(yīng)進(jìn)行比較；(3)要考慮到橋梁的倒塌，將地震的荷載效應(yīng)與破壞的荷載進(jìn)行比較，保證大震不倒。這樣，即使在遭遇多發(fā)地震時(shí)，橋梁的大體結(jié)構(gòu)一直處于可接受的彈性范圍以內(nèi)，最終實(shí)現(xiàn)“小震不壞，中震可修，大震不倒”的抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)。

3橋梁抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)

(1)地段的選擇。在橋梁設(shè)計(jì)的初級(jí)階段，設(shè)計(jì)者應(yīng)對(duì)工程所處地段的地質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)的考量，對(duì)該地區(qū)的地震史進(jìn)行全面的了解，這樣才能對(duì)建筑地段有效的進(jìn)行選擇，對(duì)工程進(jìn)行相應(yīng)的防護(hù)保障。根據(jù)地質(zhì)情況和上部結(jié)構(gòu)對(duì)變形與沉降的控制以及施工的難以操作程度來決定基礎(chǔ)的選擇。當(dāng)?shù)鼗某休d力較高或者相當(dāng)高時(shí)，適宜用平底基礎(chǔ)。常用的平底基礎(chǔ)是淺平基、沉井基礎(chǔ)、氣壓沉箱基礎(chǔ)。但當(dāng)土層較厚、其摩阻力可以利用時(shí)，可以用打入樁或鉆孔樁基礎(chǔ)；當(dāng)土層較軟時(shí)，但其下有硬層可以用作為持力層時(shí)，適宜于用鉆孔樁基礎(chǔ)；如果其下的硬層是巖石，則宜于用嵌巖的管柱。對(duì)于這些樁類基礎(chǔ)，若能用高樁承臺(tái)以及斜樁，其工程數(shù)量將有顯著的節(jié)省。

(2)設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)方案。參考當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛玻侠淼募右岳?，盡可能的減少對(duì)自然環(huán)境的破壞，避開地震斷帶和板塊活躍區(qū)，制訂合適的路線和控制點(diǎn)，完善設(shè)計(jì)方案。如若橋梁規(guī)劃在地震活躍區(qū)，則應(yīng)適當(dāng)修改橋長(zhǎng)，合理布置橋孔，盡量使得橋墩橋臺(tái)避開易滑動(dòng)地段，在材料的選擇上，要盡量選擇輕省的。

(3)分析橋梁系統(tǒng)中抗震的強(qiáng)弱部分。從以往的震害資料可以得知，橋梁自身的下部結(jié)構(gòu)崩塌較為嚴(yán)重，相對(duì)的上部結(jié)構(gòu)抗震能力就要好很多，地震主要會(huì)導(dǎo)致橋梁鏈接部分受到破壞，并不會(huì)對(duì)橋梁的主要功能造成影響，之后的修復(fù)工作也比較容易。

(4)保證橋梁的整體性和規(guī)則性。為了避免橋梁的結(jié)構(gòu)構(gòu)件和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地震震力的作用下散落，應(yīng)該在進(jìn)行平面或者立面的結(jié)構(gòu)布置時(shí)，計(jì)算好橋梁的幾何尺寸，使其結(jié)構(gòu)具有連續(xù)性，剛度均勻規(guī)整，增加抗震作用。

(5)橋梁延性抗震設(shè)計(jì)。在進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)時(shí)，適當(dāng)增加結(jié)構(gòu)、構(gòu)件自身的延性耗能能力，來達(dá)到抗震的整體效果，包括利用在梁體與墩柱的連接處加設(shè)隔震支座，對(duì)塑性鉸的部位特別進(jìn)行延性設(shè)計(jì)，以此來降低橋梁的震感，減輕結(jié)構(gòu)受地震的影響，從而達(dá)到減輕地震破壞程度的目的，增強(qiáng)橋梁的抗震延性。

(6)防止橋梁落架設(shè)計(jì)措施。主梁的支撐長(zhǎng)度和主梁的限位裝置是在設(shè)計(jì)公路橋梁時(shí)必須要考慮的兩個(gè)因素，將主梁的支撐長(zhǎng)度適量放大，限位裝置不得妨礙縱向落梁裝置。在構(gòu)建強(qiáng)震區(qū)橋梁的時(shí)候，應(yīng)用較為輕省的鋼結(jié)構(gòu)連續(xù)體系，在保證整體結(jié)構(gòu)的同時(shí)，減輕自身的重量，可以起到減小慣性的作用，有效的抵抗地震傷害。

(7)橋梁結(jié)點(diǎn)抗震設(shè)計(jì)措施。橋梁的結(jié)點(diǎn)區(qū)域是保障整個(gè)橋梁安全工作的重要組成部分，比如橋墩與蓋梁、基礎(chǔ)之間的結(jié)點(diǎn)，還有城區(qū)高架橋墩柱的節(jié)點(diǎn)，一旦受到損毀，修復(fù)起來是極其困難的。因此，在進(jìn)行橋梁的抗震設(shè)計(jì)時(shí)，為了防止結(jié)點(diǎn)被破壞，一定要保證結(jié)點(diǎn)區(qū)域有相當(dāng)?shù)某休d力。

(8)橋梁抗震新方法。這個(gè)方法是從建筑工程中吸取過來的，通過安裝隔震設(shè)施、吸震設(shè)施和耗能設(shè)施來進(jìn)行地震的防護(hù)與抵抗，理論結(jié)合實(shí)際將此法用于橋梁的抗震的設(shè)計(jì)中，改善了以往的抗震策略，防患于未然，提前降低安全隱患。

(9)地震多發(fā)區(qū)的橋梁比其他地區(qū)的在設(shè)計(jì)上更為受限，為了降低震感，保障橋梁的安全，提高橋梁的穩(wěn)定性，使其不至于在地震中變形過于嚴(yán)重，甚至于倒塌，選擇橋梁類型的時(shí)候地基工作必須要做好，防止因地基受損而導(dǎo)致橋梁基礎(chǔ)的直接損壞。應(yīng)盡可能的選擇較低的位置，減輕結(jié)構(gòu)的自重，使用延性材料，減少鋼性材料的使用，橋梁結(jié)構(gòu)的質(zhì)量中心和剛度中心盡可能的重合。

4結(jié)束語(yǔ)

橋梁結(jié)構(gòu)的抗震分析基本上是一種隨機(jī)振動(dòng)的計(jì)算方法，應(yīng)作為橋梁抗震性能的隨機(jī)分析方法來發(fā)展。橋梁結(jié)構(gòu)的抗震性能，需要從傳統(tǒng)強(qiáng)度理論轉(zhuǎn)變?yōu)檠有钥拐鹄碚?，不?yīng)只考慮橋梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度問題。綜上所述，即便我們不能對(duì)地震進(jìn)行有效的預(yù)測(cè)，但通過對(duì)震害規(guī)律的研究探索，可以摸索出有效的防震抗震措施，并在施工建設(shè)方面加強(qiáng)質(zhì)量管控，盡可能的減少地震對(duì)公路橋梁的損害。

參考文獻(xiàn)：

[1]龔繼銑.淺談公路橋梁的防震設(shè)計(jì)[J].科技資訊，2009，(18).

[2]徐旭東.公路橋梁設(shè)計(jì)與抗震措施的探討[J].科技信息，2010，(20).

收稿日期：2016-02-08

作者簡(jiǎn)介：陳偉(1985-)，貴州貴陽(yáng)人，研究方向；橋梁設(shè)計(jì)和施工。

中圖分類號(hào)：U442

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C

文章編號(hào)：1008-3383(2016)06-0111-01