淺談甘肅山區橋梁抗震設計

王勇

【摘 要】甘肅山區等級公路的建設采用各種結構形式的橋梁來跨越深溝、河谷，甘肅地震帶主要有南北地震帶、河西走廊地震帶、阿爾金地震帶，隨著近年來甘肅周邊地震頻發，結合甘肅山區橋梁建設特點，闡述橋型選擇、抗震措施、橋梁抗震設計等方面內容，為今后橋梁建設提供幫助。

【關鍵詞】山區橋梁；抗震設計；抗震措施

0 概述

隨著近年來國家對西部基礎建設投資傾向，甘肅山區地形復雜，山高坡陡，為跨越深溝、河谷，采用了各式各樣結構的橋梁。汶川、玉樹地震后，橋梁受災嚴重，搶救工作無法順利開展，相關部門對于橋梁抗震設計得到更多關注，進一步得到政府、建設單位的重視。筆者結合近年來地震后橋梁受災情況，在橋梁結構體系及抗震措施有了自己一些獨特體會，總結起來甘肅省山區橋梁的地震后問題主要有以下幾個方面；

（1）重力式橋臺位置偏移，墻身出現裂縫，造成橋梁整體錯位，橋墩墩身出現傾倒、折斷和裂縫，以及部分施工沉降縫錯位造成主體結構破壞；

（2）地震作用造墩身塑性鉸區域由于箍筋加密達不到要求，造成鋼筋混凝土結構破壞；

（3）支座橡膠滑落，防震擋塊擠壓破損，大縱坡橋梁缺少縱向限位措施，出現落梁。

對于上述震害問題，筆者從橋型選擇和橋梁抗震措施兩個方面分別闡述自己的理解。

1 橋型選擇及抗震措施

不同種橋型在地震作用中的抗震結果：

汶川、玉樹地震中，公路常規橋梁主要由4種類型：簡支梁橋、拱橋、連續梁橋及小部分連續鋼構。根據統計結果，簡支梁橋主要是上部受損，下部結構受損數量不多，受損程度也較輕，簡單修復后可以直接使用。拱橋相對來說表現良好，但部分也出現整體垮塌或主拱垮塌。連續梁橋與簡支梁橋相似，也是上部結構受損，下部結構基本完好。連續鋼構上部結構基本完好，下部結構出現受損。以下就對各種橋型在地震中震害及抗震措施做一簡要說明。

1）簡支梁橋與連續梁橋比較

主要震害：兩者都是梁式橋，在近幾年地震表現中，兩者上部結構受損嚴重，主要有梁體縱橫向位移影響防震擋塊剪切破壞，支座受損失效及少部分出現整體或單跨落梁。

抗震措施：對于梁式橋設計及施工中需要考慮地震中梁體縱橫向位移，合理放置橫向擋塊距離及縱向柔性擋塊限位器，支座的合理選用（國外已經全面推廣減隔震支座）對于梁式橋在今后地震中能簡單修復即可使用起到很好的效果。

2）梁式橋與拱橋比較

主要震害：拱橋建筑在中國歷史中年代久遠，在古代橋梁中，以石拱橋為其主要橋型。無論在山區、丘陵、平原和部分江南水鄉地區，至今仍保存著各種風采的石拱橋。隨著新型材料出現，不同體系的拱橋也隨之出現。從地震統計中發現，拱橋在地震中表現良好，相對于其他結構橋梁在地震中受損概率更小，拱橋在地震中破壞形式主要有兩種：一是，拱腳相對位移也很容易導致全橋倒塌，出現不可修復的破壞；二是，場地運動影響橋梁結構震動。而梁式橋一般出現受損可以修復后使用。

抗震措施：對于拱橋，應采取以下兩種方式來提高抗震性能。一是，通過橋梁自身結構抗力和延性來抵御地震作用和吸收地震能量。二是，采用結構振動控制技術，通過改變結構系統的動力學特性或阻尼耗散性能來提高和改善拱橋結構的抗震能力。

3）梁式橋與剛構橋比較

主要震害：連續剛構橋是一種高次超靜定結構，連續梁結構也是超靜定結構，但因超靜定次數比連續剛構少而使得受力要簡單一些。從地震統計中發現，連續鋼構震害主要是橋墩貫穿裂縫，上部結構基本不受損，主要是梁體內橫隔板開裂，消耗地震能量，保護主體結構。

抗震措施：對于連續剛構橋梁，主要采取以下措施來提高自身抗震性能。提高橋梁自身結構延性抗震設計，主要有上部結構和基礎的彈性，墩柱自身的延性設計，墩柱基礎以下結構的彈性設計。

2 橋梁抗震設計建議

由于地震本來就是不確定的，我們的計算結果是按照一種或者幾種地震作用來模擬，很容易使計算結果與真實地震作用的失真，地震運動由很多種因素通過復雜的作用形成，是一種很模糊事件，橋梁結構的抗震計算與仿真計算很相似，有時與實際結果會差生很大的差距。很據上述橋型選擇及抗震措施的研究，作者通過以下建議對甘肅山區橋梁抗震提供幫助：

（1）由于橋梁類型的不同，造成其抗震性能也不盡相同，抗震性能由橋型自身、場地條件、橋梁周圍環境等因素有關。在實際設計工作中，要對具體橋梁具體來分析研究，綜合其各種相關的影響因素，選擇合適的橋型。

（2）橋梁位置的選擇尤為重要，應首先考慮穩定的河床以及其河床具有良好的地質條件。有時由于客觀原因沒有更好的位置，應保證橋梁位置與河流正交，避免斜交橋梁造成橋位處河流沖刷加劇，對橋梁產生不理影響。對于跨越斷層地帶的橋梁，盡可能采用簡支梁橋體系，避免地震作用中出現落梁及全橋垮塌現象。

（3）在設計設計過程中，盡量采用結構連續，使其減少伸縮縫數量，這樣既可以減少由于地震作用發生落梁，又可以提高車輛行駛的舒適性。

（4）常規的簡支橋梁為保證結構的連續，應增強橋面鋪裝及橋面連續對主梁結構影響，使其在地震作用中減少落梁的可能性。另外還應適當地加寬墩臺頂蓋梁寬度，并增設防止縱向位移的柔性擋塊。

（5）對于橋梁細部構件，應做精細化設計，來滿足抗震需求，以達到多級設防。

（6）橋墩自身結構的延性設計，橋墩結構的延性設計在實際地震中會產生很好的表現，由于橋墩部分結構自身具有足夠的延性，使其在地震作用中形成穩定的塑性鉸，產生一系列變形用來消耗地震能量，以保證橋梁結構的安全。

（7）由于一些新型材料的出現，在橋梁設計中使用新型材料使其能消耗地震能量，達到抗震效果。因為橋梁自身結構只要滿足范圍之內的彈性變形，結構不會出現永久不可修復的破壞，在簡單修復后仍能使用。

3 結語

因為地震作用是不確定和隨機產生的，甘肅省南北地震帶、河西走廊地震帶、阿爾金地震帶對橋梁的抗震設計多樣性提出更高的要求，通過本文可以得到以下結論。

（1）首先要對橋梁抗震設計的理念和重要性要有足夠的認識，加強山區橋梁抗震的設計，選擇適合當地橋梁結構，增強抗震設計意識；

（2）針對甘肅山區地形復雜的情況，設計過程中選擇適合當地的地震因素，通過實驗和相關計算合理選擇結構尺寸及配筋；

（3）全面考慮甘肅山區橋梁抗震的措施，應針對不同結構形式制定不同的抗震方案。

希望作者多年的抗震設計建議在解決一些實際工程的中提供幫助。

【參考文獻】

[1]JTG/T B02-01-2008 公路橋梁抗震設計細則[S].

[2]JTG B02-2013 公路工程抗震規范[S].

[3]CJJ 166-2011 城市橋梁抗震設計規范[S].

[責任編輯：湯靜]