市政桥梁抗震性能化设计

万亚鲁

摘 要：桥梁抗震设计是桥梁工程设计的重要内容，为保证抗震设计质量，以地震灾害危害介绍为切入点，通过对抗震设计原则的分析，以工程实例为基础，对市政桥梁抗震性能化设计相关内容展开全面性阐述，旨在提高桥梁抗震能力。

关键词：地震灾害；桥梁工程；抗震性能

前 言：地震时交通生命线工程的可靠性对灾后救援意义非常重大。历次地震灾害表明，桥梁是公路交援意义非常重大。历次地震灾害表明，桥梁是公路交通系统中容易受到地震损伤的环节，桥梁已成为影响交通生命线工程可靠性的关键因素。同时，一些早期桥梁设计时根本没有考虑抗震设计，桥梁抗震性能不足会增加地震带来的经济损失。

1 桥梁常出现的震害

（1）桥梁上部结构的震害桥梁上部结构的震害主要被划分成移位震害与结构震害，其中较为常见的移位震害。移位震害常出现于具有伸缩缝的位置，出现移位震害后，桥梁的上部结构移位将出现变化，移位的高度超过台墩的高度，影响支撑出现落梁震害。（2）桥梁墩柱的震害桥梁墩柱的震害表现为:桥墩的沉降桥墩倾斜桥墩的移位以及桥身的开裂桥身的剪断和钢筋裸露与弯曲等。桥墩梁柱出现此类震害，容易导致容易影响桥墩的塑性，导致其塑性铰被破坏，降低其负载能力。在出现地震时，桥墩的混凝土易出现破碎和破落等现象，进而导致桥墩梁柱失去承载能力。

2 地震灾害危害

在地震灾害发生时，桥梁被破坏形式相对较为多样，其中有几种破坏形式最具代表性。（1）桥墩剪切破坏。当结构剪切承载能力低于弯曲承载能力时，结构承载力会由剪切强度进行控制，进而导致桥墩受到破坏，此种破坏形式是桥梁遭受破坏主要形式之一，发生概率相对较高。（2）桥墩弯曲破坏。在剪切破坏承载能力高于弯曲承载能力时，此时结构承载能力由抗弯性能进行控制，而引发弯曲破坏问题，此种破坏形式会对桥墩刚度形成严重影响，也会引发塑性变形问题，但却能够缓解地震作用强度，所以此种破坏形式出现时，会有效降低桥梁坍塌破坏概率。（3）落梁破坏。无约束活动节点出现大幅度位移状况，导致桥跨纵向相对位移发生明显变化，要远远超过支座长度，进而导致桥梁出现破坏问题，此种破坏在高墩柱多跨连梁中较为常见，支座在出现约束力丧失时，很容易会发生落梁破损的问题。

3 桥梁地震破坏机理

通过对地震破坏桥梁的损伤识别分析的结果，可以看出，由侧向地震波引起的桥梁各部分之间的压缩和碰撞导致的破坏是桥梁地震破坏的重要原因。众所周知，桥由连接在一起的几个部分组成。当桥梁承受强大的侧向力时，诸如轴承和横向铰链之类的连接部件会导致横梁向侧面移动并与相邻横梁发生碰撞，从而损坏接头。桥面铺面被损坏，桥区因冲击而损坏，从而导致严重的光束下降和桥梁运输功能的丧失。另外，地震使下面的土壤松散，破坏了基础并失去了支撑功能。

4 提高公路桥梁各项功能与优化桥梁抗震构造的举措

4.1 利用桥梁延性控制方法，分散地震的能量

在公路桥梁抗震构造设计期间，可以选择利用桥梁延性的控制方法进行设计，此方法是桥梁抗震优化设计的常见方法之一。在设计期间主要是对桥墩的一些部位进行延性的加强，让这些部位可在地震作用的影响下，依旧能够保持稳定性以及延塑性，这样利于通过弹性的变化来延长结构的周期，有效的分散地震能量，保证公路桥梁的稳定性以及质量。

4.2 细化减震设计重要细节

减震设计需要注意以下几项重要内容。（1）不等跨桥结构桥梁，很容易受到地震灾害影响，如果桥墩自身高度差异超过相应数值范围，桥梁很容易在地震时出现较为强烈的水平地震力，所以要尽量避免在高烈度区域内使用此种桥梁模式，如果出于必要情况必须选择此种类型，则要通过对抗震支座等消能措施的运用，降低桥墩顶集成刚度数值，以防出现较大破坏问题。（2）由于在地震发生过程中，桥台位置河岸稳定性会处于较差状态，总体结构会出现向河心位置移动的状况，且会出现桥梁实际长度缩短问题，造成桥孔触动或扭转，所以要在地基条件满足相应要求时，将台身尽量设计成T形或U形，通过在软土地基上实施正交构建的方式，适当延长桥梁长度。（3）如果桥梁需要在发生地震液化现象地基上进行建造时，应通过深基础设计模式，保证沉井和桩能够穿过液化土层，能够被埋入较为稳定的深层土质内部，且要对桥体下部支撑展开加固处理，保证设计设施能够达到相应强度要求，能够满足梁端位移各项需要。（4）为对落梁问题形成有效预防，设计人员需要加大对上下部结构间联系的关注力度，要保证销钉锚栓剪力键等构件强度，以便达到切实提升桥梁抗震性能的目标。（5）保证混凝土整体位移能够保持在良好状态，科学展开建筑设施横向力以及垂直方向力防护处理，保证扭转力效用能够达到相应标准要求。并且在具体的抗震设计过程中要在现有支撑的简单桥梁结构的情况下，对桥面的连续结构进行加固，主梁的位移必须提供足够的加固宽度以防止梁坠落，并且梁的宽度基台和支撑的顶部必须适当加宽。并增加一个屏障装置以防止移位。对于带有橡胶轴承但没有固定轴承的桥梁跨度，轴承的抗震设计要求增加防偏角或固定导轨。地震带中的桥梁结构的跨度和刚度与每个连续跨度的下墩相同。如果弹簧跨度不均匀且刚度不同，则可能会造成地震损坏。如果每个基台的高度明显不同，则可以使用基台顶部的支撑件和基台顶部的衬套尺寸来调整每个基台的刚度，以便尽可能保持基台的位移。在地震带中，桥梁的跨度不能太长，如果跨度较大，则柱会承受太大的轴向力，从而降低墩柱的延性。在高强度地区设计桥梁时，应纵向安装某些能量消散装置，例如使用收缩和隔离轴承，以通过柔性和阻尼连接结构之间的力来分担梁、柱和水平桥的荷载。拱桥对支座的水平位移非常敏感，为此，需要动态支撑弧在地震带。为了确保在地震期间同时激发每个支撑，必须将基座放置在整个岩石范围内或相同类型的位置。

4.3 科学展开总体设计规划

作为桥梁抗震设计核心内容，总体设计是整体工程抗震设计基础与关键。在进行总体设计时，需重点展开3项设计。（1）桩基类型选择。桩基类型是影响桥梁工程建设质量的重要因素之一，在进行类型选择时，设计人员需做好施工地点地质环境以及其他数据勘查与收集，并以此为依据，展开仿真模拟试验，确定土地承载能力，以便按照试验结果确定桩基类型。（2）抗震能力计算。桩基抗震能力会受到多种因素的干扰，施工材料、地质条件以及施工技术等，均可能会成为桥梁抗震性能的干扰因素，所以设计人员需做好每一项因素影响预测，应通过精准分析，确定抗震能力结果，且要做好地区地壳运动幅度分析，应保证桥梁设计精准程度，确保抗震能力设计质量。（3）设置桩基距离。桩基设置和桥梁建设成本以及防震性能有着密切关联，为保证桩基距离设置合理性，设计人员需要做好地壳运动分析以及桩基抗震能力需求判断，要按照桥梁整体规划与经济预算等内容，完成桥梁桩基距离设置，从而为高防震性能桥梁建设打下坚实基础。按照本次桥梁建设需要，设计人员经过综合判断确定，将桥梁两端两部分桩基距离设置为2500cm，将中间两部分桩基距离设置为3000cm。

结束语：

当下，由于技术和认知上的限制，抗震设计远远不能达到理想的效果，并且在某种程度上可以减少财产损失、人身安全和地震引起的常规干扰。因此设计人员需要明确认识到减震设计在桥梁设计中所起到的重要作用，应进一步加强对桥梁结构设计以及抗震设计的研究力度。不仅要做好工程选址以及工程类型选择等工作，同时还要结合地区地震发生情况以及其他方面相关数据，制订出较为合理的减隔震设计方案以及具体加固措施，保证桥梁抗震能力能够得到切实提升。

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