公路橋梁抗震設計存在的問題及改進

郭穆春

(山西路橋第一工程有限責任公司)

1 公路橋梁的震害和特征

1.1 橋臺震害

橋臺震害的主要表現形式為橋臺和路基一起向著河心移動，繼而導致樁柱式橋臺的樁柱發生傾斜和開裂，嚴重的甚至會折斷;重力式橋臺則會胸墻開裂，臺體發生下沉、轉動的現象;橋頭引道沉降，翼墻也會開裂。橋臺的滑移以及開裂會促進主梁因受壓而受損，甚至是主梁坍塌。

1.2 橋墩震害

橋墩震害的主要表現形式為橋墩沉降、傾斜、移動，橋墩的墩身開裂，剪力過大而折斷，受壓緣混凝土潰散，鋼筋裸露在外，橋墩和基礎連接處等薄弱節點發生開裂、折斷等。

1.3 支座震害

在地震力的沖擊下，支座設計未全面考慮抗震的設計規范，在構造上連接與支擋等措施的準備不充分，又或者由于支座形式和材料上的不足等種種因素，致使支座有大幅度的滑移、變形，進一步造成構造上的破壞，例如，支座錨固螺栓的拔出、受剪折斷、活動支座直接脫離，并致使結構力傳遞形式發生改變，從而影響結構的其他部位的正常作用。

1.4 梁的震害

在地震中，橋梁的震害最嚴重的就是主梁墜落。主梁墜落的主要原因是橋臺、橋墩傾斜、坍塌，支座嚴重受損，梁體在地震力的強烈沖擊下發生碰撞，相鄰的橋墩之間產生大幅度的偏移。

1.5 地基與基礎震害

地基與基礎震害最嚴重的會導致橋梁整體倒塌，并且在地震后的修復階段難以重新利用。地基發生破壞的主要原因為砂土液化、不均勻沉降以及較低的穩定性致使的地層進行水平移動、下沉，嚴重的甚至是斷裂?；A的破壞和地基的破壞關系密切，一般情況下，地基發生破壞，則基礎也發生破壞，基礎發生的破壞形式為滑移、下沉、斷裂。

2 橋梁抗震設計的要點

(1)盡量減小結構的自重，降低結構的重心，以降低地震對結構物的沖擊和內力;

(2)提高穩定性，盡量使結構物的剛度中心和質量中心合二為一，以降低因扭轉而增 加的地震力;

(3)合理設計結構物的長度和高度，以降低各個部位的不同性質的振動引起的破壞作用;

(4)在規范允許的范圍內降低結構剛度，通過延性材料的使用提高結構物的變形能力，以降低地震的沖擊;

(5)重視地基的調整和處理，以降低地基變形的幅度和預防地基失效。

如果結構的剛度對稱，則抗震能力相對于結構剛度不對稱的結構物來說要強，不等跨的橋梁更容易發生震害。尤其是橋內墩身的高度差距較大，這樣就會在較矮的橋墩上產生過大的地震水平力。如果跨徑不同，那么在大跨徑的橋孔的橋墩上會產生較大的地震力。所以在設計上應盡量防止在地震高發區采用跨徑不同的橋型，若必須使用該種橋型，則應在受地震力較大的橋墩上設置消能措施，用以減輕橋墩頂部集成剛度，目前普遍使用的方法為設抗震支座。

通過對橋梁抗震性進行分析，有些結構不應該在地震區的要提出更改修建，剖析原有結構的抗震能力，在其基礎上設計適應當地地震作用的新結構型。進一步來講，抗震結構并不是按照地震發生時的結構強度、移動的位置計算得出的數字進行驗算，而是從設計的角度出發，以加強結構的抗震能力為目標，全面考慮結構的整體性能設計。

3 橋梁抗震設計措施

3.1 抗震概念設計

地震的發生具有很大的不確定性，發生的形式也多種多樣，在設計階段的計算也會與實際情況有很大的出入，這就增加了控制結構的抗震性能的困難。在橋梁的方案設計階段，不能局限于功能和外觀以及靜力分析對方案進行選擇，還要綜合考慮橋梁的抗震能力，盡量選用優良的抗震結構形式。抗震概念設計階段，一定要高度重視上部和下部的結構連接處等薄弱部位的設計，橋墩的形式、孔洞處連接部位的設計等的選擇。

結合橋梁所在地的現場條件，對方案進行動力特性分析和地震反應評估，看方案是否能夠承受規定的抗震等級，通過配筋和構造設計用以加強結構的抗震薄弱部位的剛度，確保橋梁的整體抗震性能。在最后，根據分析和評估的最終結果，確定抗震結構體系的好壞，進而確定是不是要修改橋梁設計方案。

3.2 新型橋梁抗震設計措施

傳統的橋梁抗震設計主要是從強度和延性兩個方面來增加橋梁的抗震能力，使橋梁能夠承受更大更猛烈的地震沖擊。但是現在還不能清楚明確地認識橋梁結構的抗震能力，更不用說地震作用，所以，在地震發生時，很多的橋梁結構都受到嚴重損害，甚至倒塌。為了避免這類事故的再次發生，工程師改用型鋼混凝土，這種結構比鋼筋混凝土有更明顯的優勢。型鋼混凝土的承載力是相同外形的鋼筋混凝土構件的承載力的2 倍以上，并且具有較好的抗剪能力，有比鋼筋混凝土更好的延性，將橋梁變形控制在較小的范圍內，提高了公路橋梁結構的安全性，這些優點集在一起，使型鋼混凝土有突出的抗震能力。

4 總 結

雖說地震還是不可準確預測的，但只要我們認真研究地震對橋梁結構的破壞規律和抗震機理，在橋梁設計中充分考慮各方面的因素，設計不斷完美的抗震方案，采用高效的措施用以提高橋梁結構的抗震能力，嚴格遵循抗震設計要點，就一定可以將地震帶來的損害減小到最低。

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