現(xiàn)階段公路橋梁設(shè)計及其抗震優(yōu)化的探究

梁 祥，武圣章

(1.上海市城市建設(shè)設(shè)計研究總院江西分院，江西 330000；2.江西省公路科研設(shè)計院，江西 330000)

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現(xiàn)階段公路橋梁設(shè)計及其抗震優(yōu)化的探究

梁 祥1，武圣章2

(1.上海市城市建設(shè)設(shè)計研究總院江西分院，江西 330000；2.江西省公路科研設(shè)計院，江西 330000)

隨著我國交通事業(yè)的飛速發(fā)展，公路橋梁建設(shè)逐漸成為了當前社會發(fā)展的重要部分，公路橋梁作為公路交通運輸?shù)囊粋€重要組成部分，其設(shè)計的好壞不但關(guān)系到公路橋梁的安全、穩(wěn)定運行，還會對國家的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)造成重大影響，本文主要對現(xiàn)階段公路橋梁設(shè)計及其提高抗震能力的措施進行探討。

公路橋梁；抗震設(shè)計

1 公路橋梁結(jié)構(gòu)震害及其原因分析

1.1 橋梁上部結(jié)構(gòu)的震害

這類震害，根據(jù)其產(chǎn)生原因一般可以分為移位震害和結(jié)構(gòu)震害，其中移位震害的比較常見，一般容易出現(xiàn)在設(shè)有伸縮縫的位置，其主要表現(xiàn)為上部結(jié)構(gòu)的橫向移位、縱向移位以及扭轉(zhuǎn)。當上部結(jié)構(gòu)的移位超過了臺、墩等的支撐面時就容易會產(chǎn)生嚴重的落粱震害，其原因是由于墩臺的支承寬度不夠或限位構(gòu)造不牢導致，在地震力的影響下，使得梁與墩臺之間產(chǎn)生相對位移，移位較大時就容易出現(xiàn)落梁現(xiàn)象。

1.2 橋梁墩柱的震害

這類震害主要表現(xiàn)為：橋墩沉降、傾斜、移位，墩身開裂、剪斷，鋼筋裸露屈曲等等。其震害的主要特征是：塑性鉸破壞和剪切破壞，通常柔性橋墩容易產(chǎn)生塑性鉸破壞，主要出現(xiàn)在墩柱底部、頂部和墩柱與系梁連接處，在地震力的影響下容易導致塑性混凝土剝落、破碎，從而失去承載能力；而剪力破壞則主要表現(xiàn)在剛性橋墩上，由于橋墩的變形能力小，主要以剛性強度來抵抗地震力的影響，當?shù)卣鹆Τ銎涑休d范圍時，就容易產(chǎn)生剪切破壞。

1.3 附屬工程的震害

這類震害，通常發(fā)生在橋梁的主梁與下部墩柱以及橋臺連接處都是最為脆弱的部位。在受到地震力的影響下，如果附屬工程沒有一定的限位承受力就容易產(chǎn)生震害現(xiàn)象，其主要表現(xiàn)為擋塊碰撞破壞、伸縮縫拉斷、支座脫離主梁、臺胸墻剪斷等。

1.4 地基基礎(chǔ)的震害

這類震害通常是受到地震力的影響，地基很容易受到破壞，主要是指地震作用下因砂土液化、不均勻沉降及穩(wěn)定性不夠等因素導致的地層水平滑移、下沉、斷裂，而地基的破壞一般都會導致基礎(chǔ)的破壞，主要表現(xiàn)為基礎(chǔ)的移位、傾斜、下沉、折斷和塑性鉸破壞。

2 公路橋梁設(shè)計中抗震設(shè)計要點

2.1 橋梁上部結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計

加強公路橋梁的上部結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計，其主要目的是通過提高橋梁上部結(jié)構(gòu)的整體性，來對橋梁上部結(jié)構(gòu)發(fā)生的位移進行限制，以提高其抗震性能。因此，在橋梁上部結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中，為了減少了橋梁的伸縮縫，并降低橋梁因橋跨分離而發(fā)生位移的風險，甚至引發(fā)落梁事故，因此對于主梁的設(shè)計可以用連續(xù)梁來代替簡支梁。倘若由于施工條件的影響必選用多跨簡支梁時，那么就可以將其設(shè)計成為先簡支后連續(xù)、結(jié)構(gòu)連續(xù)的構(gòu)造，并采用連續(xù)性的橋面，進而加強梁間的縱向與橫向的聯(lián)系。

2.2 橋梁下部結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計

在橋梁下部結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中，通常都采用重力式T形或U形結(jié)構(gòu)來作橋臺的截面形式，它與帶耳墻的埋置式橋臺和柱式橋臺相比，具有抗震性能好，施工便捷，造價成本低的特點。此外，還需要考慮橋墩的延性，通常可以采用合理的設(shè)計來提升橋墩的延性，使之在地震力的作用下可以形成比較穩(wěn)定的延性、塑性鉸，從而產(chǎn)生彈性變形來以分散地震力的影響。

2.3 橋梁連接件的抗震設(shè)計

在橋梁結(jié)構(gòu)抗震中，在支座和伸縮縫等薄弱部位都容易受到地震力的影響。因此，在對橋梁連接件部位進行抗震設(shè)計時，我們要盡量降低伸縮縫數(shù)量，而且，在伸縮縫的設(shè)計中，要求它的支承面有一定的變形力和寬度，來應對在地震力影響下產(chǎn)生的位移。

2.4 橋梁結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計

在橋梁設(shè)計中需要注意，首先合理的設(shè)置橋梁結(jié)構(gòu)的重心高度，減小橋梁的自重，從而減少橋梁的內(nèi)應力，達到提升橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；其次合理的設(shè)置橋梁結(jié)構(gòu)的長度與高度，減少橋梁結(jié)構(gòu)各個部位之間的震動差異；再次合理的設(shè)置橋梁結(jié)構(gòu)的剛度，采用延性材料來加強結(jié)構(gòu)的變形能力，并最大程度上調(diào)整好橋梁結(jié)構(gòu)的質(zhì)量中心和剛度中心的重合，從而來減少地震的附加地震力；最后加強對地基的處理，盡量避免地基的變形而帶來不必要的影響。

3 公路橋梁抗震優(yōu)化對策

3.1 采用橋梁延性控制法

在橋梁結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計中橋梁的延性減震也是十分普遍的方法，其主要做法是加強橋墩某些部位的延性，讓這些部位在地震作用下依然能夠形成穩(wěn)定延性塑性鉸，進而產(chǎn)生彈塑性變形來延長結(jié)構(gòu)周期，達到分散地震的能量的目的。

3.2 采用隔震支座和阻尼器相結(jié)合的系統(tǒng)

利用增加公路橋梁結(jié)構(gòu)的柔性和阻尼來降低橋梁的地震反應帶來的影響，是當前抗震設(shè)計中應用廣泛的手段。隔震支座法能夠有效的加強橋梁的抗震性能，同時增加對地震力的阻尼也能夠有效的提升橋梁抗震性能，將二者結(jié)合起來，抗震性能會加倍。隔震支座和阻尼器可以在地震的作用下，加強橋墩的彈塑性變形從而耗散地震能量，從而有效的降低橋梁墩、臺所受的水平地震力帶來的影響，達到提高了橋梁結(jié)構(gòu)的抗震性能的目的。

3.3 引進新型橋梁的抗震設(shè)計方法

在以往的橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中，我們主要采用提高結(jié)構(gòu)強度和增強結(jié)構(gòu)延性的方法來保障橋梁結(jié)構(gòu)抗震能力。但是這種方法在實際應用中有一定的局限性，由于地震的影響力與橋梁的抗震能力都是未知的，因此，當?shù)卣鸢l(fā)生時，橋梁依然受到了損害。所以，引進新型的橋梁抗震設(shè)計法勢在必行。現(xiàn)階段，在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中我們開始采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，這種型鋼混凝土結(jié)構(gòu)具有承載能力強、抗剪能力強、延性強的特點，因此，逐漸被廣泛應用。

4 結(jié)束語

總之，公路橋梁作為我國經(jīng)濟建設(shè)發(fā)展的生命線，與人們的生活息息相關(guān)并發(fā)揮著重要的作用。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和綜合國力的增強，人們對公路橋梁建設(shè)提出了更高的要求。

[1] 陳虎.橋梁抗震概念設(shè)計[J].國外建材科技，2004，(2).

[2] 魯明.淺談現(xiàn)代城市道路設(shè)計理念[J].黑龍江交通科技，2015，(11).

2016-03-11

U442

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1008-3383(2016)11-0104-02