城市橋梁抗震設計問題分析

寧波市城建設計研究院有限公司 浙江寧波 315000

摘要：伴隨著城市發(fā)展以及市民出行需求的日益增長，城市大型互通式立交橋、跨線高架橋應運而生。但我國同時又是一個地震多發(fā)的國家，研究城市橋梁的抗震問題尤為重要。

關鍵詞：城市橋梁；抗震；設計

橋梁作為城市公共交通的重要組成部分，在保障人們?nèi)粘Ｉ钇鹬鴺O其重要的作用。由于地震的難預測性以及強破壞性，我們唯一的選擇就是加強橋梁的抗震設計。

1、明確橋梁抗震設計的重要性

1.1地基缺乏抗震設計

有些橋梁地基在設計的時候采用排架樁地基，這種設計會大大降低地基的承載力，導致橋梁橫向或者豎向位移。此外，工程中還出現(xiàn)過由于地基修建不穩(wěn)而造成橋梁抗震性能降低的情況。

1.2橋梁支座缺乏抗震設計

橋梁支座缺乏抗震設計或者橋梁支座型式設計不合理、材料質(zhì)量不過關同樣會導致支座在地震中發(fā)生位移與變形，最終無法抵御地震的破壞。

2、城市橋梁抗震設計建議

2.1延性設計

城市橋梁延性抗震設計中的驗算準則主要有強度破壞準則、變形破壞準則、能量破壞準則以及基于低周疲勞特征的破壞準則。延性抗震設計對于橋梁的抗震尤為重要，因此，筆者建議在做橋梁延性驗算的時候充分考慮設計與工程實際相結合，選擇合適的驗算準則，做精確的計算，以提高結構的延性性能，最終保證橋梁的抗震性能。

2.2重視基礎抗震設計

對于橋梁而言，基礎是承重主體，也是抗震的關鍵結構。一旦基礎被破壞，不僅在地震發(fā)生的時候會造成嚴重的后果，在地震之后橋梁也無法修復，只能重建。這樣就大大增加了經(jīng)濟損失。所以在橋梁抗震設計中一定要重視基礎抗震設計。只有在保證基礎牢固的前提下，才能保證橋梁的上部結構的穩(wěn)定。

2.3重視支座抗震設計

作為承上啟下的構建，支座是整個橋梁抗震中最薄弱的部位，震害極為普遍。國內(nèi)外不少學者提出減震、隔震支座的概念，通過在橋梁支座上采取必要的減震、隔震構造，使結構通過上部結構的位移變形消減地震能量，實現(xiàn)結構抗震目標。自汶川地震后，橋梁的減震隔震設計得到重視，我國先后修訂與制定了公路、城市道路橋梁的抗震設計規(guī)程，減震隔震支座成為高烈度區(qū)橋梁抗震設計的一種理念。

3、案例分析

寧波市北環(huán)東路（世紀大道～東外環(huán)路）快速化改造工程位于鎮(zhèn)海區(qū)，抗震設防烈度為7度，全線采用高架橋+地面道路快速路，選取其中主線高架橋跨徑組合為33+50+33m，梁寬25.5m，與G匝道橋跨徑組合為3×30+27m，梁寬13m，橋墩為雙柱墩，墩高10m左右。因此該橋可以概括為自重大、結構剛度大。建模時，主梁、墩均采用空間的梁單元；承臺模擬為單個質(zhì)點，并賦予相應質(zhì)量；對樁基的模擬采用等效土彈簧的辦法，即把每根單樁模擬為 6×6 等效土彈簧，土彈簧剛度根據(jù)“m”法確定。根據(jù)有無加隔震支座的不同分別建立 4 種典型狀況下的橋梁模型。

3.1延性方案

延性抗震的主要特點是利用結構構件本身進入塑性狀態(tài)來實現(xiàn)結構整體的抗震安全，本項目針對所選的4個典型橋式，基于延性的抗震體系進行結構的抗震設計、地震內(nèi)力需求與驗算。其中6車道主線模型和匝道模型在E2作用下，橫橋向橋墩狀態(tài)見表1和表2。

根據(jù)對典型橋梁的延性抗震設計方法研究，得出如下結論。

（1）在 E1 地震作用下，各典型橋梁橋墩的能力需求比均>1，這表明橋墩具有足夠的強度，滿足“小震不壞”的性能目標。

（2）在 E2 地震作用下，各典型橋墩均進入塑性狀態(tài)，由此根據(jù)能力保護的計算原則計算得到各單樁的設計荷載，經(jīng)驗算各單樁均進入塑性狀態(tài)，部分單樁甚至被拉斷。

3.2減隔振方案

根據(jù)對匝道橋的分析，選定鉛芯橡膠支座作為減隔振支座。減隔振支座分為單向活動支座和多向支座，根據(jù)需要布置在不同的墩上。其中6車道主線模型和匝道模型在E2作用下，橫橋向橋墩狀態(tài)見表3和表4。

計算結果表明如下結論。

（1）匝道、正線各典型橋梁采用減隔震設計以后，各墩、樁在E2地震作用下均滿足性能目標檢算需求，均為彈性工作狀態(tài)，即在設防的地震作用下，墩、樁主要構件不發(fā)生損傷或僅發(fā)生微小損傷，震后不需要修復。

（2）匝道橋鉛芯橡膠支座在E1地震作用下的變形僅為3cm，在E2地震作用下也<15cm，正線橋支座在E2地震作用下的變形也<15cm，均未超過其極限變形能力，表明在設防地震作用下，支座不會發(fā)生滑脫現(xiàn)象。

4、結論

現(xiàn)階段，我國城市交通壓力日益增強，在對車輛進行限制的同時，城市橋梁成為緩解交通壓力的不二選擇，因此，要想有效地提高橋梁的質(zhì)量，抵御地震的破壞，必須在橋梁抗震設計方面加強研究，積極探索橋梁抗震設計的新方法、不斷完善自身設計水平，更好地保障城市橋梁的抗震性能。

參考文獻：

[1]JTG/T B02-01-2008，公路橋梁抗震設計細則

[2]CJJ 166-2011，城市橋梁抗震設計規(guī)范

[3]范立礎，李建中，王君杰.高架橋抗震設計.北京：人民交通出版社，2001.

[4]葉愛君，管仲國.橋梁抗震（第二版）[M].北京：人民交通出版社，2011