浅议公路桥梁抗震设计

杨懿杭靖

黔东南州交通勘察设计院贵州凯里556000

摘要：随着我国经济发展水平不断提高，对于道路交通等基础设施的建设不断完善，公路桥梁工程项目在设计和施工建设中，需要前期做好设计，保证结构稳定性，提高工程施工的安全性和可靠性。中小跨径公路桥梁在实施应用中，由于跨度范围有限，更加容易受到地震的破坏，结合汶川地震公路桥梁等基础工程设施的破坏程度来看，没有进行抗震设计的中小跨径公路桥梁在遭受地震灾害时，结构破坏严重，因地震造成的公路桥梁裂缝、变形等问题，严重影响其后期使用。关于中小跨径公路桥梁抗震设计的理念、原则，以及有效的技术、方法等，均需要从工程实践的角度展开综合化的研究与探讨。

关键词：公路桥梁；抗震设计

引言：随着中国经济的快速发展，修建公路桥梁越来越多，而桥梁作为交通枢纽正起着至关重要的作用。然而因为受各种原因的影响，这几年来地震灾害普遍增多，导致地面很多建筑物与各种设施的破坏和倒塌，给国家与社会带来特别大的损失，为确保公路桥梁设施的完好，发挥其在抗震救灾中的作用，要对公路桥梁抗震设计实施深入的研究。

1.公路桥梁的抗震设计

1.1抗震概念设计

在公路桥梁抗震设计中，“概念设计”比“计算设计”更重要。首先，对桥梁动力特性进行简要分析，并对地震烈度进行预测。然后，根据结构的动力特性和地震力预测，根据不同类型桥梁的特点，找出结构的薄弱部位。检查的重点是桥、下节点、塑性铰期望部分和过渡墩的连接部分。通过桥墩和桥台形式的优化选择和结构设计中的加固措施，可以防止地震的发生，以保证桥梁结构的安全性和可靠性。最后，根据分析结果，对桥梁结构的抗震性能进行了综合评价，并对设计方案进行了优化和调整，以保证设计桥梁在运行过程中的安全性和可靠性，最大限度地减少地震对桥梁结构的破坏。

1.2延性抗震设计

在公路桥梁抗震设计中，桥梁延性抗震设计可分为两个阶段。首先，对塑性铰位置进行加固计算，并预先设计加固措施和防护措施。其次，对整个桥梁结构的抗震能力进行验算。为了保证抗震安全，桥梁结构必须经过仔细的分析，才能达到抗震能力的测试标准。通过数据分析和反复校核数据，可以得到线性弹性的非线性位移延性比和最大弯矩比的变化特征。两个阶段的设计计算可以交替进行，直到桥梁结构通过抗震能力验算或需要增加和减少隔震设计措施来提高抗震能力。

1.3桥梁减、隔震设计

桥梁的抗震隔震设计可以大大提高桥梁的抗震能力，具有操作简单、技术先进、节约经济等优点。隔震支座的设计和安装可以增加桥梁结构的振动周期，降低地震频率，提高桥梁结构的自恢复能力。根据结构特点，选择合适的隔震支座施工方案，建立相应的施工技术参数，可以降低桥梁结构在地震结束后的反应程度，使桥梁上部结构恢复到原来的位置。它可以使桥梁结构在地震后的维修和恢复成本降到最低。

2.桥梁减震设计要点

地震区桥型的选择应遵循以下原则：减轻结构的重量及其重心，减小结构的地震作用和内力，提高结构的稳定性。为确保结构的质量中心与刚度中心一致，以减少地震时扭转引起的附加地震力，应协调结构的长度和高度，以减少各部分不同性质振动所造成的有害影响，以减少基础的变形和防止基础破坏，采用延性材料降低结构刚度，提高结构变形能力，减小地震作用，加强地基的调整和处理。

2.1结构的刚度对称性有利于抗震，而不等跨度桥梁易发生地震破坏。特别是桥墩高度过大，会产生较大的水平地震力和短桥墩上不同的跨径。在大跨度桥梁桥墩上也产生了较大的地震力.避免在高强度地区使用这座桥，如不可避免的。在不利桥墩上设置耗能措施，以降低桥墩的整体刚度，如抗震支座。

2.2对桥梁的抗震性能进行了分析和研究。在地震区不应建造某种结构。在对原结构抗震性能进行分析研究的基础上，提出了一种适合于地震作用的结构型式。其次，结构抗震设计不是被动地震作用下结构强度和位移的验算，而是从设计角度提高结构抗震能力，系统地考虑结构不确定性能的设计。

2.3根据我国的实际情况，研究有效的结构控制类型，加强抗震措施，必须采用“软克刚”的思想，考虑传统的“一岗”地震区结构抗震设防的传统观点，从地基裂缝和地基入手。如何在砂土液化过程中避免桥梁结构的抗震设防，也是改变简单边坡倒塌的需要。

2.4鉴于目前大量高架桥倒塌破坏的教训，有必要对地震支座和各种桥墩的延性进行研究。预应力混凝土必须采用约束混凝土的概念，才能提高其延性。不仅要研究钢筋混凝土的延性，还要研究混凝土结构和混合结构的延性。

3.公路桥梁抗震设防措施

3.1确定合理的桥梁结构方案

在确定线路的总方向和临界控制点时，应尽量避免基本烈度较高的地区和震害风险较高的路段。在设计路线上，应科学地利用地形，准确把握标准，尽量采用浅开挖、低填土的设计方案，以减少对自然平衡状态的破坏。地震区桥型选择应遵循以下原则：尽可能减轻结构的重量及其重心，减少结构的地震作用和内力，提高结构的稳定性；尽量使结构的质心和刚度重合，以减少地震中由于扭转引起的附加地震力，协调结构的长度和高度，以减少不同部位振动所造成的危害；采用延性材料可以合理降低结构刚度，提高地基变形能力，从而减小地震作用，加强地基的调整和处理，减少地基变形，避免地基破坏。

3.2要分析桥梁体系中抗震的强弱部分

查阅多年来的震害资料，发现桥梁下部结构的倒塌较为严重，桥梁上部结构的抗震能力较好，地震破坏的关键是造成桥梁上部结构的桥端碰撞损伤和梁的分离。它不会影响桥梁的关键功能，而且在地震后更容易修复。

3.3防止桥梁落架设计措施

在公路桥梁设计中，应考虑主梁的支座长度和主梁位置限制装置，扩大主梁支座长度的取值范围，并在纵向设置纵向抗坠梁的结构。但是，限位装置不能阻碍纵向抗落梁结构的功能，在强震区桥梁结构中应采用轻型连续钢结构体系，以提高结构的整体性，减轻车身重量，减少地震惯性的作用。

3.4把结构与构件的强度以及延性提高

桥梁结构的地震损伤是由地震动引起的，因此抗震设计应尽量减少地基的振动能量，使结构具有合理的强度、刚度和延性，以避免不可容忍的破坏。在不增加重量和刚度不变的前提下，提出了两种有效的抗震方法来提高整体强度和延性。刚度的选取有助于控制结构的变形，而强度和延性是决定结构抗震能力的两个关键参数。由于地震动会引起结构和构件的反复变形，使其刚度和强度逐渐下降，因此重视强度而忽略延性并不是一种很好的抗震设计方法。

3.5引进新型桥梁的抗震设计方法

在传统的桥梁结构抗震设计中，关键是采用“蛮力”，即在桥梁结构本身的受力大于地震的情况下，通过提高结构的强度和延性来保证抗震能力。当然，它可以静止不动。然而，该方法在实际应用中，其抗震能力不明确，地震作用不可预测。当实际情况出现两个未知原因时，往往与预期结果相反，桥梁自然受损，在现实中有很多这样的例子。型钢混凝土(SRC)结构在新的桥梁结构设计中经常使用，与传统的混凝土结构相比有很大的进步。由于型钢混凝土结构的承载力是同形钢筋混凝土的一倍以上，且前者的抗剪延性明显高于后者，因此其抗震性能自然得到了提高。

4.结语

一般来说，地震作为一种自然灾害，不可能提前正确预测，但我们可以提前利用相关的预防措施来减少地震造成的破坏。只要认真分析和了解结构的地震反应和特点，精心设计和使用一系列有效的抗震方法，才能达到结构的抗震防护和抗震效果。

参考文献：

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[2]刘志强.浅析桥梁抗震设计的重要性[J].城市建筑.2014（02）

[3]李凡，张鲁辉.关于公路桥梁抗震设计的探讨[J].中国科技博览，2013（17）.