公路桥梁抗震设计分析

【摘要】随着我国经济社会的不断发展，交通基础设施建设也得到了长足的进步。这其中近年来公路建设行业的蓬勃发展起到了很大的推动作用。公路桥梁是公路建设中的重头戏，也是关键所在，其在地震及各种自然灾害过程中的安全稳定，对公路的有效运行和人员生命财产安全有着至关重要的作用。鉴于此，作者对公路桥梁设计过程中遇到的抗震问题在文中进行了分析研究，以起到交流、探讨的作用。

【关键词】公路桥梁工程；抗震设计；抗震措施

1 导言

公路桥梁工程属于造价高、难度大、技术复杂的工程，在公路建设中处于非常重要和突出的地位，当发生如地震等各种自然灾害时，很可能对桥梁工程造成严重破坏，将会对公路运输以及人民生命财产造成重大损失。在造成桥梁损坏的各种不利因素中地震是非常重要且破坏严重的一种，因此公路桥梁的抗震问题是我们在设计过程中必须要重视的问题。桥梁抗震设计是一项综合性的任务，地震发生时桥梁受力状态复杂，科学合理的对桥梁结构进行设计，加强抗震措施研究，同时在建成运营后注重抗震设施的维护和保养，是保证公路桥梁功能、延长使用寿命的保障。

2 公路桥梁的抗震设计

2.1 抗震概念设计

公路桥梁在进行抗震设计时，“概念设计”的重要程度强于“计算设计”，我们首先应对桥梁的动力特性进行简要分析，并对地震烈度进行预测，然后根据动力特性及震力预测情况，按照不同种类桥梁的特性找到结构的薄弱部位，检查的重点是桥梁上、下部连接处，塑性铰预期部位及过渡墩连接部位。通过墩台形式的优化选取、构造设计的强化措施等设计手段，对可能出现的地震破坏进行有针对性的预防，保证桥梁结构的安全可靠。最后，根据分析结果综合评估桥梁结构的抗震性能，并对设计方案进行优化调整，确保设计出得桥梁在使用过程中安全可靠，尽可能减小地震对桥梁结构造成的损害。

2.2 延性抗震设计

在公路桥梁抗震设计中，桥梁的延性抗震设计一般可分为两个阶段进行设计，首先应对可能发生的塑性铰位置的配筋情况进行计算，并预先进行加固和保护措施的设计；其次要对整个桥梁结构的抗震能力进行验算，为了确保地震安全，必须仔细分析桥梁的结构，直到达到抗震能力试验标准为止。通过数据分析统计以及反复的验算数据，可等到桥墩非线性位移延性比与线弹性最大弯矩比的变化特征；可以交替反复进行两个阶段的设计计算，直至桥梁结构通过抗震能力的验算，或者需要增加减、隔震设计措施来提高抗震能力。

2.3 桥梁减、隔震设计

桥梁进行减震和隔震设计能够较大的提高桥梁的抗震能力，具有操作简单、技术先进、经济节省等优点。设计和安装减隔震支座可以增大桥梁结构的振型周期，降低地震频率，提高自我复位能力。根据结构特点选择适当减隔震支座施工方案，建立相应的施工技术参数，可以使建成后的桥梁结构在地震时的响应程度降低，并且使桥梁上部结构较好的恢复到原来的位置，可以最大程度的减少桥梁结构在震后的维修恢复费用。

3 提升公路桥梁设计中的抗震措施分析

3.1 采用隔震支座和阻尼器相结合的系统

设计时可考虑采用增加公路桥梁结构的柔性和阻尼，用来减小桥梁的地震响应造成的影响，这种思路已经越来越被广泛应用于当前的抗震设计中。减隔震支座的使用可以有效增强桥梁的抵抗地震能力，另一方面增加地震力的阻尼也可以有效提高桥梁的抵抗地震能力，当两者有效结合使用后，桥梁的抵抗地震能力将会成倍增长，阻尼器和减隔震支座联合使用，可以在地震力作用下增强桥墩的弹塑性变形，从而有效消散地震能量，最终能够降低桥梁墩和桥台遭受的水平地震力的影响，达到改善、提高桥梁结构抗震能力的目的。

3.2 注重桥梁结构的构造细节

在现阶段的公路桥梁抗震设计中，许多问题都会在结构抗震设计中被我们遇到，但是，目前这些问题还没有定量的解决方法。因此，根据结构设计的要求、对地震灾害经验、抗震设计理念以及定性研究结果进行总结评估，从而保证桥梁结构的细节设计能够更加符合抗震安全性的要求。在国外的经验中，如美国、欧洲等国家已经在规范和规程中对桥梁结构抗震设计给予了足够的重视。但是，我国的相关法律和规范在桥梁结构抗震设计方面仍然非常不足，这也是我们工程建设者们有待加强和努力的地方。

3.3 明确抗震设防标准

对于桥梁建设的研究人员和施工技术人员在地震方面都提出的地震和设防分类的原则，所谓的分级抗震和设防原则是指遇到小的地震不被损坏、遇到中度地震可能会产生有限的结构或非结构性构件损坏、遇到高强度地震可能会产生较大的结构或非结构性构件损毁，但不会造成严重伤亡事故。在发生最大程度的地震中，建成的桥梁结构不会垮塌。许多设计项目今天仍然使用这些基本的设计思想和性能目标。目前在总的复杂地震作用力中，我们一般做法是考虑水平地震力作用下的结构安全进行设计。

3.4 桥梁结构跨度设计控制

公路桥梁在设计建设过程中，不可避免的会遇到必须建立在地震区域的项目，桥梁结构方案的选择应尽可能采用等跨径的原则，每联内的连续桥墩要注意刚度均衡为宜。如果桥墩高度差别较大，将使得各桥墩之间刚度差异过大容易发生桥梁结构地震破坏现象。如果每个桥墩的高度相差较大且难以调整，在这种情况下可以通过调整墩顶的支座及垫石尺寸大小，以及在桩基顶部设置能够满足墩身位移套筒的方式来调节桥墩刚度，以减小墩身刚度差异过大的情况。修建在地震区的桥梁跨度不宜太大，跨距越大桥梁下部承受的轴向力也越大，可导致桥梁墩、柱延性能力的降低。

3.5 引进新型桥梁的抗震设计方法

以前我们在做桥梁结构抗震设计时，采用的主要方法是提高结构强度、增加结构的延性，用以确保桥梁结构的抗震能力。然而，这种方法在应用过程中存在它固有的局限性，因为地震力的影响和桥梁结构的抗震能力在很大程度上是未知的，所以当地震发生时，桥梁很可能会受到破坏。因此，我们很有必要对桥梁抗震设计方法进行深入研究，学习引进新的桥梁抗震设计方法。目前，在桥梁结构设计中，我们已经开始使用型钢混凝土结构，这种型钢混凝土结构具有承载能力强、抗剪切性能强、延性好的特征，因此正在逐渐得到广泛的应用。

4 结论

总之，公路桥梁工程作为我国经济发展与进步的重要载体，与人民群众的生活紧密相关。随着我国经济的不断发展和综合国力的持续提高，人民群众的出行需求对公路桥梁建设质量的要求越来越高。如何进一步提高道路桥梁的建设水平，增强桥梁抗震能力、提高使用性能，已成为目前我们工程建设各方需要认真探讨的课题。

参考文献：

[1]章日凯.公路桥梁设计与抗震措施分析[J].中华建设，2011，12：102-103.

[2]徐旭东.公路桥梁设计与抗震措施的探讨[J].科技信息，2010，20：707-708.

[3]段彬彬.公路桥梁设计与抗震措施分析[J].广东科技，2014，12：102-103.