淺談橋梁的抗震設(shè)計(jì)的研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)

摘要：在地震等強(qiáng)地質(zhì)運(yùn)動(dòng)的影響下，橋梁的結(jié)構(gòu)受到破壞，造成了交通的中端，不僅給救援工作帶來(lái)了難度，還擴(kuò)大了次生災(zāi)害的損失，讓人們的生命財(cái)產(chǎn)產(chǎn)生了巨大的損失。自然災(zāi)害對(duì)人們生命財(cái)產(chǎn)的巨大影響，逐漸的使橋梁的抗震設(shè)計(jì)成為了一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題，橋梁的抗震研究已經(jīng)日益成熟，抗震技術(shù)也在不斷的突破。筆者結(jié)合多年的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)地震抗震設(shè)計(jì)方法、減震加固技術(shù)、設(shè)計(jì)規(guī)范和分析方法進(jìn)行了闡述，希望能夠?qū)蛄旱?抗震設(shè)計(jì)有所幫助。

關(guān)鍵詞：橋梁抗震；設(shè)計(jì)理論；研究進(jìn)行進(jìn)展；發(fā)展趨勢(shì)

1、橋梁地震反應(yīng)分析的研究

地震等強(qiáng)地質(zhì)作用發(fā)生的時(shí)間、空間和強(qiáng)度具有一定的隨機(jī)性，通過(guò)一定的技術(shù)手段確定震動(dòng)的輸入方式是進(jìn)行的橋梁結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析的基礎(chǔ)。在現(xiàn)行的技術(shù)條件下，不能依據(jù)已經(jīng)發(fā)生的地震震級(jí)和地震波的傳播進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷。在進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)分析時(shí)，地震震動(dòng)的輸入方式存在著很大的誤差和偶然性，這個(gè)問(wèn)題在依然沒(méi)有得到很好的解決。現(xiàn)行地震震動(dòng)的輸入方式主要是加速度輸入，分為地震加速度反應(yīng)譜和地震動(dòng)加速度時(shí)程，這種地震反應(yīng)譜在進(jìn)行的地面運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)周期分析時(shí)存在一定的誤差。

為了滿足生產(chǎn)的需要，大跨度橋梁在時(shí)代的進(jìn)程中取得了快速的發(fā)展。大跨度橋梁的抗震設(shè)計(jì)對(duì)地震動(dòng)輸入提出了更高的要求，在地震動(dòng)輸入中的行波效應(yīng)、局部場(chǎng)地效應(yīng)和部分相干效應(yīng)成為了焦點(diǎn)問(wèn)題。為了滿足大跨度橋梁地震動(dòng)輸入的要求，處理地面運(yùn)動(dòng)的不協(xié)調(diào)性，橋梁抗震研究人員采用時(shí)程分析法或多支撐輸入法進(jìn)行大跨度橋梁的地震動(dòng)輸入。

在進(jìn)行的橋梁地震的抗震研究之時(shí)將地震動(dòng)輸入的最不利的輸入方向也納入了研究的范疇之內(nèi)

2、橋梁抗震設(shè)計(jì)方法的研究現(xiàn)狀和發(fā)展

橋梁的抗震設(shè)計(jì)業(yè)進(jìn)入了良性的發(fā)展階段，其設(shè)計(jì)的的方案也從地震的經(jīng)驗(yàn)中的得到了的改進(jìn)和發(fā)展。傳統(tǒng)的橋梁抗震設(shè)計(jì)是單一的強(qiáng)度控制，發(fā)展到強(qiáng)度和位移雙標(biāo)準(zhǔn)控制，到現(xiàn)在多標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)性能的控制。橋梁的抗震的設(shè)計(jì)原理可以分為基于性能的抗震設(shè)計(jì)、基于位移設(shè)計(jì)、基于強(qiáng)度設(shè)計(jì)、基于能量設(shè)計(jì)和能力抗震設(shè)計(jì)。在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，一般考慮的是結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度，基于強(qiáng)度的設(shè)計(jì)方案只要橋梁在地震中為此結(jié)構(gòu)的初始強(qiáng)度，不出現(xiàn)非彈性變形而導(dǎo)致強(qiáng)度突然下降，這樣結(jié)構(gòu)就能在地震中保留下來(lái)，而且維護(hù)的成本相對(duì)較低。

2.1延性設(shè)計(jì)原則

20世界60年代，延性的大小成為了結(jié)構(gòu)抗震的重要標(biāo)志。但是延性理論不適合有強(qiáng)度控制設(shè)計(jì)的脆性結(jié)構(gòu)或者延性結(jié)構(gòu)中的脆性構(gòu)件。在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，對(duì)結(jié)構(gòu)中重要構(gòu)件的延性要求，高于對(duì)結(jié)構(gòu)總體的延性要求；對(duì)構(gòu)件中關(guān)鍵桿件或部位的延性要求，又高于對(duì)整個(gè)構(gòu)件的延性要求。

實(shí)際工程中比較經(jīng)濟(jì)有效的辦法是，有選擇地重點(diǎn)提高結(jié)構(gòu)中的重要構(gòu)件以及某些構(gòu)件中關(guān)鍵桿件或關(guān)鍵部位的延性。其原則是：豎向找薄弱，平面看邊角，偏心找弱側(cè)，多道看首道；相同構(gòu)件找關(guān)鍵桿，同一桿件找先屈服處。

2.2基于結(jié)構(gòu)整體性能的設(shè)計(jì)

橋梁的設(shè)計(jì)過(guò)程中首先要確保的是生命安全，還要兼顧經(jīng)濟(jì)方面的考慮，其設(shè)計(jì)采用的是在高強(qiáng)度破壞地震發(fā)生時(shí)，容許工程的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的破壞。但是在橋梁投入使用之后，橋梁的研究人員發(fā)現(xiàn)，這種設(shè)計(jì)方案雖然減少了人員的傷亡，但是造成了極大的經(jīng)濟(jì)損失。此時(shí)基于性能的設(shè)計(jì)方案便應(yīng)運(yùn)而生，橋梁的設(shè)計(jì)方案從基于力的設(shè)計(jì)向結(jié)構(gòu)整體性能的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變，在橋梁抗震設(shè)計(jì)中具有十分重要意義。

所謂的設(shè)計(jì)就是立足于工程抗震基本理論及長(zhǎng)期工程抗震經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的工程抗震基本概念的抗震設(shè)計(jì)。在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗(yàn)等所形成的基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想正確地解決建筑和結(jié)構(gòu)的總體方案、結(jié)構(gòu)布置、材料使用和細(xì)部構(gòu)造等，以便達(dá)到合理抗震設(shè)計(jì)的目的。進(jìn)行概念設(shè)計(jì)有助于掌握明確的設(shè)計(jì)思想，靈活、恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用抗震設(shè)計(jì)原則，使設(shè)計(jì)人員不致陷入盲目的計(jì)算工作，從而做到比較合理的抗震設(shè)計(jì)。在進(jìn)行概念抗震設(shè)計(jì)時(shí)，要把握好能量的輸入、橋梁的結(jié)構(gòu)體系、橋梁體型、構(gòu)件延性和剛度分布，這樣有利于從根本上消除橋梁抗震設(shè)計(jì)中的薄弱環(huán)節(jié)。在進(jìn)行概念設(shè)計(jì)只是要進(jìn)行的必要的構(gòu)造措施和計(jì)算，這樣的可以在一定程度上行提高橋梁的抗震性能的，提高橋梁抗震設(shè)計(jì)的安全性和可靠性。在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)之時(shí)，由于地震作用的性能和結(jié)構(gòu)性能的了解還有盲區(qū)，進(jìn)行概念設(shè)計(jì)往往比計(jì)算設(shè)計(jì)更為重要。

2.3橋梁的減震設(shè)計(jì)：

非結(jié)構(gòu)部件設(shè)計(jì)：是指在結(jié)構(gòu)分析中不考慮承受重力荷載以及風(fēng)、地震等側(cè)力荷載的部件。在地震作用下，這些部件參與工作，可能改變整個(gè)結(jié)構(gòu)或某些構(gòu)件的剛度、承載力和傳力路線，產(chǎn)生出乎預(yù)料的抗震效果，或者造成未曾估計(jì)到的局部震害，因此自身及其與橋梁主體的連接，應(yīng)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。

提高建筑橋梁的減震效果對(duì)于橋梁的抗震設(shè)計(jì)具有重要的意義，在工程實(shí)際中常常采用的鉛芯橡膠支座來(lái)實(shí)現(xiàn)這一效果。鉛芯橡膠支座是采用剪切模量為G=0.8-1.2MPa的天然橡膠或氯丁橡膠和純度為99.90%以上的鉛制作而成。薄鋼板和橡膠薄板疊合形成板形支座。鉛芯橡膠支座工作的過(guò)程中，薄鋼板能夠約束橡膠薄板產(chǎn)生的橫向的變形，大大的提高了橡膠支座的豎直剛度，對(duì)上部荷載起著良好的支撐作用。在鉛芯橡膠支座工作的過(guò)程中，其薄鋼板不會(huì)對(duì)的橡膠板的水平變形產(chǎn)生影響，這樣可以保證的支座具有一定的水平柔性和恢復(fù)能力。鉛芯橡膠支座的構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，可以獨(dú)立的作為橋梁的支座使用，常常的被使用在橋梁的減震設(shè)計(jì)中。

3、橋梁抗震設(shè)計(jì)的研究展望

地震運(yùn)動(dòng)是一種多維的復(fù)雜的地質(zhì)運(yùn)動(dòng)，在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該對(duì)地震的聯(lián)合作用進(jìn)行考慮這樣，面前對(duì)橋墩的擬靜力試驗(yàn)和相關(guān)研究大多是單向的，全橋地震模擬振動(dòng)臺(tái)臺(tái)陣試驗(yàn)研究還未成熟，還需要研究人員對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的完善。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)橋梁抗震的熊研究還比較少，在進(jìn)行研究之時(shí)我們應(yīng)該的進(jìn)行大量的抗震研究實(shí)驗(yàn)，

在進(jìn)行橋梁的看著設(shè)計(jì)之時(shí)，橋梁結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)還沒(méi)有具體的結(jié)論。目前，許多橋梁研究人員提倡進(jìn)行分級(jí)設(shè)防，對(duì)不同級(jí)別的結(jié)構(gòu)都進(jìn)行了定性的描述，但是定性的描述不能的應(yīng)用于橋梁的設(shè)計(jì)中，這有將定性的描述進(jìn)行量化才能真正實(shí)現(xiàn)多標(biāo)準(zhǔn)、多設(shè)防的目標(biāo)。

結(jié)語(yǔ)：在橋梁抗震設(shè)計(jì)在時(shí)代的進(jìn)程中取得了快速的發(fā)展，但是還有一些問(wèn)題不能進(jìn)行定性的描述。橋梁抗震研究人員應(yīng)該給與重視，將定性的描述進(jìn)行量化，真正實(shí)現(xiàn)多標(biāo)準(zhǔn)、多設(shè)防的目標(biāo)。我相信通過(guò)從業(yè)人員的不斷努力，我國(guó)的橋梁抗震設(shè)計(jì)一定能夠買上一個(gè)新的臺(tái)階。

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作者簡(jiǎn)介：

高晶（1983/06-），女（漢族），山東省日照市人，本科生，主要研究方向：市政工程