淺談甘肅山區(qū)橋梁抗震設計

王勇

【摘 要】甘肅山區(qū)等級公路的建設采用各種結構形式的橋梁來跨越深溝、河谷，甘肅地震帶主要有南北地震帶、河西走廊地震帶、阿爾金地震帶，隨著近年來甘肅周邊地震頻發(fā)，結合甘肅山區(qū)橋梁建設特點，闡述橋型選擇、抗震措施、橋梁抗震設計等方面內容，為今后橋梁建設提供幫助。

【關鍵詞】山區(qū)橋梁；抗震設計；抗震措施

0 概述

隨著近年來國家對西部基礎建設投資傾向，甘肅山區(qū)地形復雜，山高坡陡，為跨越深溝、河谷，采用了各式各樣結構的橋梁。汶川、玉樹地震后，橋梁受災嚴重，搶救工作無法順利開展，相關部門對于橋梁抗震設計得到更多關注，進一步得到政府、建設單位的重視。筆者結合近年來地震后橋梁受災情況，在橋梁結構體系及抗震措施有了自己一些獨特體會，總結起來甘肅省山區(qū)橋梁的地震后問題主要有以下幾個方面；

（1）重力式橋臺位置偏移，墻身出現(xiàn)裂縫，造成橋梁整體錯位，橋墩墩身出現(xiàn)傾倒、折斷和裂縫，以及部分施工沉降縫錯位造成主體結構破壞；

（2）地震作用造墩身塑性鉸區(qū)域由于箍筋加密達不到要求，造成鋼筋混凝土結構破壞；

（3）支座橡膠滑落，防震擋塊擠壓破損，大縱坡橋梁缺少縱向限位措施，出現(xiàn)落梁。

對于上述震害問題，筆者從橋型選擇和橋梁抗震措施兩個方面分別闡述自己的理解。

1 橋型選擇及抗震措施

不同種橋型在地震作用中的抗震結果：

汶川、玉樹地震中，公路常規(guī)橋梁主要由4種類型：簡支梁橋、拱橋、連續(xù)梁橋及小部分連續(xù)鋼構。根據(jù)統(tǒng)計結果，簡支梁橋主要是上部受損，下部結構受損數(shù)量不多，受損程度也較輕，簡單修復后可以直接使用。拱橋相對來說表現(xiàn)良好，但部分也出現(xiàn)整體垮塌或主拱垮塌。連續(xù)梁橋與簡支梁橋相似，也是上部結構受損，下部結構基本完好。連續(xù)鋼構上部結構基本完好，下部結構出現(xiàn)受損。以下就對各種橋型在地震中震害及抗震措施做一簡要說明。

1）簡支梁橋與連續(xù)梁橋比較

主要震害：兩者都是梁式橋，在近幾年地震表現(xiàn)中，兩者上部結構受損嚴重，主要有梁體縱橫向位移影響防震擋塊剪切破壞，支座受損失效及少部分出現(xiàn)整體或單跨落梁。

抗震措施：對于梁式橋設計及施工中需要考慮地震中梁體縱橫向位移，合理放置橫向擋塊距離及縱向柔性擋塊限位器，支座的合理選用（國外已經(jīng)全面推廣減隔震支座）對于梁式橋在今后地震中能簡單修復即可使用起到很好的效果。

2）梁式橋與拱橋比較

主要震害：拱橋建筑在中國歷史中年代久遠，在古代橋梁中，以石拱橋為其主要橋型。無論在山區(qū)、丘陵、平原和部分江南水鄉(xiāng)地區(qū)，至今仍保存著各種風采的石拱橋。隨著新型材料出現(xiàn)，不同體系的拱橋也隨之出現(xiàn)。從地震統(tǒng)計中發(fā)現(xiàn)，拱橋在地震中表現(xiàn)良好，相對于其他結構橋梁在地震中受損概率更小，拱橋在地震中破壞形式主要有兩種：一是，拱腳相對位移也很容易導致全橋倒塌，出現(xiàn)不可修復的破壞；二是，場地運動影響橋梁結構震動。而梁式橋一般出現(xiàn)受損可以修復后使用。

抗震措施：對于拱橋，應采取以下兩種方式來提高抗震性能。一是，通過橋梁自身結構抗力和延性來抵御地震作用和吸收地震能量。二是，采用結構振動控制技術，通過改變結構系統(tǒng)的動力學特性或阻尼耗散性能來提高和改善拱橋結構的抗震能力。

3）梁式橋與剛構橋比較

主要震害：連續(xù)剛構橋是一種高次超靜定結構，連續(xù)梁結構也是超靜定結構，但因超靜定次數(shù)比連續(xù)剛構少而使得受力要簡單一些。從地震統(tǒng)計中發(fā)現(xiàn)，連續(xù)鋼構震害主要是橋墩貫穿裂縫，上部結構基本不受損，主要是梁體內橫隔板開裂，消耗地震能量，保護主體結構。

抗震措施：對于連續(xù)剛構橋梁，主要采取以下措施來提高自身抗震性能。提高橋梁自身結構延性抗震設計，主要有上部結構和基礎的彈性，墩柱自身的延性設計，墩柱基礎以下結構的彈性設計。

2 橋梁抗震設計建議

由于地震本來就是不確定的，我們的計算結果是按照一種或者幾種地震作用來模擬，很容易使計算結果與真實地震作用的失真，地震運動由很多種因素通過復雜的作用形成，是一種很模糊事件，橋梁結構的抗震計算與仿真計算很相似，有時與實際結果會差生很大的差距。很據(jù)上述橋型選擇及抗震措施的研究，作者通過以下建議對甘肅山區(qū)橋梁抗震提供幫助：

（1）由于橋梁類型的不同，造成其抗震性能也不盡相同，抗震性能由橋型自身、場地條件、橋梁周圍環(huán)境等因素有關。在實際設計工作中，要對具體橋梁具體來分析研究，綜合其各種相關的影響因素，選擇合適的橋型。

（2）橋梁位置的選擇尤為重要，應首先考慮穩(wěn)定的河床以及其河床具有良好的地質條件。有時由于客觀原因沒有更好的位置，應保證橋梁位置與河流正交，避免斜交橋梁造成橋位處河流沖刷加劇，對橋梁產(chǎn)生不理影響。對于跨越斷層地帶的橋梁，盡可能采用簡支梁橋體系，避免地震作用中出現(xiàn)落梁及全橋垮塌現(xiàn)象。

（3）在設計設計過程中，盡量采用結構連續(xù)，使其減少伸縮縫數(shù)量，這樣既可以減少由于地震作用發(fā)生落梁，又可以提高車輛行駛的舒適性。

（4）常規(guī)的簡支橋梁為保證結構的連續(xù)，應增強橋面鋪裝及橋面連續(xù)對主梁結構影響，使其在地震作用中減少落梁的可能性。另外還應適當?shù)丶訉挾张_頂蓋梁寬度，并增設防止縱向位移的柔性擋塊。

（5）對于橋梁細部構件，應做精細化設計，來滿足抗震需求，以達到多級設防。

（6）橋墩自身結構的延性設計，橋墩結構的延性設計在實際地震中會產(chǎn)生很好的表現(xiàn)，由于橋墩部分結構自身具有足夠的延性，使其在地震作用中形成穩(wěn)定的塑性鉸，產(chǎn)生一系列變形用來消耗地震能量，以保證橋梁結構的安全。

（7）由于一些新型材料的出現(xiàn)，在橋梁設計中使用新型材料使其能消耗地震能量，達到抗震效果。因為橋梁自身結構只要滿足范圍之內的彈性變形，結構不會出現(xiàn)永久不可修復的破壞，在簡單修復后仍能使用。

3 結語

因為地震作用是不確定和隨機產(chǎn)生的，甘肅省南北地震帶、河西走廊地震帶、阿爾金地震帶對橋梁的抗震設計多樣性提出更高的要求，通過本文可以得到以下結論。

（1）首先要對橋梁抗震設計的理念和重要性要有足夠的認識，加強山區(qū)橋梁抗震的設計，選擇適合當?shù)貥蛄航Y構，增強抗震設計意識；

（2）針對甘肅山區(qū)地形復雜的情況，設計過程中選擇適合當?shù)氐牡卣鹨蛩?，通過實驗和相關計算合理選擇結構尺寸及配筋；

（3）全面考慮甘肅山區(qū)橋梁抗震的措施，應針對不同結構形式制定不同的抗震方案。

希望作者多年的抗震設計建議在解決一些實際工程的中提供幫助。

【參考文獻】

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[2]JTG B02-2013 公路工程抗震規(guī)范[S].

[3]CJJ 166-2011 城市橋梁抗震設計規(guī)范[S].

[責任編輯：湯靜]