土木工程結構設計中的抗震問題

郝義東

沈陽譽豐祥市政工程有限公司 遼寧沈陽 110000

研究表明，引起橋梁振動并造成破壞的主要因素包含船舶撞擊、風、地震等。而相較于風、船撞等其他因素來說，地震在其中扮演著重要的角色，全球范圍內大部分的橋梁損壞都是由地震造成的。因此，降低橋梁震害產生的影響是目前首要解決的難題，人們可以結合現有環境的實際情況，充分利用抗震設計方法降低震害對橋梁帶來的危害。同時，要加強抗震理論的研究，使其在側重原有強度的同時向更加注重性能的方向轉變，為后續的研究和實踐提供參考，具有重要的現實意義。

1 橋梁震害發生的主要原因

地震的瞬發性極強，并且伴隨著極大的破壞性，是一種能夠從多維度造成橋梁破壞的自然災害。橋梁是一個有機統一的整體，各個部位緊密聯結，相互影響。所以，必須從多角度對橋梁震害產生的原因加以分析。研究表明，產生的主要原因有以下幾點：①橋梁原有的支撐性受到破壞，無法維持良好的穩定性，造成橋梁損壞。例如，橋臺發生重心偏移，相鄰橋墩發生錯位或斷裂情況等。②地基下沉將會從底部影響橋梁的穩定性，致使整個橋梁結構發生下沉或坍塌，因此，地基基礎是完成高質量橋梁結構的首要條件，具有重要作用[1]。③地震具有持續性，能夠不斷對橋臺、橋墩等橋梁結構進行相互碰撞，發生不可避免的損害和破壞。④橋梁設計的好壞是決定橋梁抗震性能的先決條件，優良的結構設計以及安全有效的減震隔震措施能夠有效預防減少橋梁地震災害。

2 土木工程的抗震結構的設計要點

2.1 選擇合理的施工場地

眾所周知，在不同的地點進行施工所呈現的設計效果也會有所不同。所以在土木工程開始之前首先要選擇合理的施工場地，從根本上保證施工設計的合理性、穩定性。在進行施工場地的選擇時，有關人員一定要注意該地區地形因素、地震發生頻率及地理位置的考慮，特別是對于一些地震發生頻率較高的地區，一定要在施工場地的選擇方面給與重視。在條件允許的情況下，選擇舒適平坦、視野開闊的地區會比較好，這樣的地理位置能夠減少土木工程抗震結構的設計難度及施工難度，也會減少由于地形因素等對工程設計帶來的影響。

2.2 采取特殊的防震材料

為了提高土木工程的抗震性能，要選取科學的防震材料。通過對工程結構進行隔震處理提高整個土木工程的總體質量。一方面要對整個工程的地基進行有效處理，降低地震發生對整個路橋物所造成的損傷，另外在工程地基的底部部分鋪設一定的沙子和粘土，也能夠對地震產生緩沖和延緩的效果。當下較為流行的一種方法是選取一定的瀝青、沙子以及粘土等作為地基的填充物，增強整個路橋物的防震效果，有效的降低地震所帶來的危害[2]。

2.3 結構參數的設置

在路橋結構體系不同的基礎上，路橋物的路橋效果及經濟效益也會存在本質上的區別。因此，在開展抗震結構設計工作的過程中，需要格外注重抗震結構體系的構建，嚴格按照抗震規范開展設計工作，并明確計算抗震傳遞途徑，構建多元化的傳遞方案。抗震結構設計框架初步制定之后，需要充分體現符合時代發展規律的設計理念以及專業的設計技能，尤其是關鍵的結構部位，更需要進行詳細準確的說明，確保施工方能夠準確了解設計方的初衷和設計目的。同時，設計過程中可以借助地震模擬的方式對結構參數進行優化，模擬在不同地震等級的情況下，路橋各個結構的實際受力情況，如柱梁變形、墻體承載能力等內容。而在路橋結構的規劃環節當中，需要明確規劃工作的重點難點，對設計框架進行進一步的優化，促使設計效果不斷提升。

2.4 抗震加固

目前對于鋼筋混凝土橋梁的抗震加固處理主要采取補強加固、增大截面等常規加固方法或者更換隔震支座等隔震耗能加固方法。兩種方法，由于作用機理的差異，使其在施工方式、管理流程等方面有著一定的不同。具體來看：①抗震加固的方法主要涵蓋了加固補強、體外預應力加固、改變結構體系加固等方法。這些加固方法的主要原理在于，采取必要的加固手段，不斷提高鋼筋混凝土橋梁的側向高度。這類抗震加固方法，操作難度較小，施工周期較短，技術要求相對較低，但是在實際加固過程中，導致整個鋼筋混凝土橋梁剛度過大，在地震的作用下，極易發生結構性損傷，削弱了抗震加固能力。抗震加固區域與橋梁原有建筑結構在延展性等方面存在較大差異，地震發生時，極易出現橋梁局部剛度突變，造成應力的過度集中，造成結構性損傷[3]。②隔震耗能加固方案通過增設縱向限位器、橫向限位器、防落梁、緩沖器等手段，使得整個鋼筋混凝土橋梁的動力學特性發生了明顯變化，增加了橋梁結構的彈性形變量，整個施工活動，對于橋梁原有的建筑結構影響不大，但是施工成本加高。以隔震支架為例，目前其市場價格保持在20000元左右，巨大的抗震加固成本，無疑影響了隔震耗能加固方案的實用性。出于鋼筋混凝土橋梁抗震加固水平以及經濟性的考慮，為實現二者之間的有效平衡，在進行鋼筋混凝土加固方案選擇的過程中，工作人員需要對整個施工方案的加固效果以及成本之間關聯性進行系統性評估，尋求最優化的抗震加固方案，為后續施工活動的開展提供方向性引導，保證施工效果，不斷提升鋼筋混凝土橋梁的抗震能力。

3 結語

綜上所述，橋梁是連接抗震救災現場的重要通道，因而對于橋梁的抗震設計決不能掉以輕心。在滿足國家規范標準的前提下高質量、高標準地完成橋梁建設。現今，雖然地震具有不可預見性，但人們必須時刻保持警醒，提前做好安全防范措施。緊密結合橋梁施工的具體環境以及抗震級別要求，多重視橋梁結構、各個部件連接方式以及橋墩主梁等的有機結合和細節設計，進一步對橋梁的設計質量進行提升和完善。