中小跨徑公路橋梁抗震設計理念及方法

周 晉

（四川省交通運輸廳公路規劃勘察設計研究院 610041）

中小跨徑公路橋梁抗震設計理念及方法

周 晉

（四川省交通運輸廳公路規劃勘察設計研究院 610041）

本文首先針對我國中小跨徑公路橋梁抗震設計的基本理念進行分析，并在此基礎上，闡述了中小跨徑公路橋梁的有效抗震設計方式，希望能夠為我國從事道路橋梁工程設計的相關工作人員提供參考。

中小跨徑；抗震設計；公路橋梁

實踐研究證明，地震將會對道路橋梁工程的安全性和穩定性帶來嚴重的影響。如果道路橋梁工程在設計階段沒有進行有效的抗震設計，一旦出現地震災害，就很有可能導致道路橋梁工程出現裂紋、破碎、變形等現象，對過往車輛和行人的生命安全造成十分嚴重的威脅。所以，針對道路橋梁工程的抗震設計是設計環節當中十分重要的一部分，如何讓這些中小跨徑公路橋梁“小震不壞，大震不倒”，便成為了設計人員在日常工作中必須要思考的重要問題。

1 中小跨徑公路橋梁的抗震設計理念

中國目前在道路橋梁工程抗震設計工作當中所遵循的主要法律是《道路橋梁工程抗震設計細則》JTG/TB02-01-2008（下文簡稱《細則》）。《細則》當中所規定的內容，是以美國、日本、英國等世界發達國家的道路橋梁工程抗震設計理念作為基礎的。必須要注意的是，正是因為《細則》當中大量借鑒了這些發達國家的道路橋梁工程抗震設計理念，導致這一規則在實際使用的過程中，經常會出現與中國國情不相符的狀況。這會對我國的道路橋梁工程的抗震設計工作帶來負面影響。[1]

（一）中小跨徑橋梁工程的傳力設計

在中小跨徑橋梁工程設計當中，美國通常使用的是板式橡膠支座，日本則采用的是框架式支座，而中國所采用的則大多是鋼支撐結構。以上支撐結構在使用的過程中各有特點，它們在傳力構造、傳力方式上都存在較大的差異，但是《細則》當中直接引用了美國、日本等國家的道路橋梁工程設計規范，數據的不匹配將會導致道路橋梁的抗震設計存在嚴重的缺陷。

（二）抗震設計目的分析

中國對于道路橋梁工程的抗震設計目標為“小震不壞，大震不倒。”但是并未對橋梁的抗震設計數據標準進行科學的界定，這使得我國在道路橋梁設計的過程中，沒有一個能夠有效遵循的法律依據，導致道路橋梁工程的抗震效果不理想。針對這一問題，必須要對不同級別地震影響下的公路橋梁工程各大位置，建立對應的抗震數據指標，包含有公路橋梁工程中的橋墩、支座、基礎、承臺、擋塊等的詳細強度要求數據，給我國的公路橋梁工程的抗震設計提供有效的數據信息。（三）地震數據分析工作分析

在我國絕大多數地區，地震動參數保持在一個相對較低的水平，例如曾經在2008發生8.0級特大地震的汶川，地震動參數就是中級地震水平。在之前進行公路橋梁工程設計時，并沒有充分考慮大型地震所導致的后果，于是設計人員在對當地道路橋梁工程進行抗震設計的過程中，這些工程的抗震性能不足。因此，在針對道路橋梁工程進行抗震設計的過程當中，設計人員必須要從橋梁公路工程對這一地區的重要性，地震災害發生后的危險性等方面來對橋梁公路工程開展抗震設計，不能只憑借地震烈度進行抗震設計。

2 中小跨徑公路橋梁工程抗震設計方法

本文以某省一條省級高速公路作為分析案例，該高速公路全長115.2km，地理位置處在某地震斷裂帶上，根據要求，該道路工程需要有較高的抗震等級，因此在設計環節，設計人員的設計流程如下。

（一）抗震設計的流程

第一是確定計算方式。該公路工程的上部使用的是連續梁的構造，中部的墩柱采用的是固定盆式支座，其他墩柱采用的單向和雙向盆式支座。所以，在該公路工程當中，受到了來自縱向與橫向的地震總應力都是工程當中的橋墩以及固定支座進行承擔的。[2]基于這一情況，設計人員根據《細則》當中所提出的反應譜方式，對運算公式化簡以后，得到最終結果，并將這一結果進行復核。

第二是確定地震數據。就該公路工程來講，抗震等級要求為 B類，烈度為 8級，工程現場為Ⅲ類建筑場所，場地系數為 1.2。設計地震周期為 0.55s，抗震重要性數據為0.43.加速度最大值為0.2g。

第三是選擇運算結構。該公路橋梁工程當中包含有大量的子結構，這些子結構的臨界點是橋梁當中的伸縮縫。工作人員在設計的過程中，不需要將其進行全部運算，只需要從中選取擁有代表性的結構，對其開展抗震分析，便能夠得出抗震設計結果。

第四是結構抗震運算。在該工程當中，設計人員選取但柱墩作為分析對象，依照簡化以后的運算公式，能夠得出支架頂部所受到的縱向地震受力情況，工程上部因為地震受到了橫向受力情況，由此判定各區域所產生的水平方向位移，再根據相關運算公式，便能夠運算出該工程受到地震后的橫縱向作用效應。參考永久作用效應，便能運算出彈性狀態性該工程所必須擁有的強度，由此確定墩柱所需要的縱筋。

第五是對重要部件進行設計。在該公路橋梁工程當中，承擔地震的主要部件為墩柱與樁基，因此工作人員需要對這些重要部件的強度進行二次運算。

（二）抗震設計的具體方法

1.進行抗震墩柱截面的選取

在公路橋梁工程當中，墩柱界面和該工程的實際抗震能力關系緊密。在維持墩柱高墩和上部構造相同的前提下，設計人員分別選擇了四個不同規格的截面。針對橋梁寬度、墩高度以及跨徑構造都確定的公路橋梁工程，如果增加截面面積，便需要增加墩柱的縱向配筋使用量，彎矩也會有所上升，基礎部件的規格必須要比之前更大，若選擇降低截面面積，則該工程的抗彎能力便會削弱，并需要顯著提升界面的配筋率。[3]所以，過大或者過小的截面面積都存在問題，設計人員必須要憑借驗算來確定墩柱截面面積。

2.選擇固定支座

針對該公路橋梁工程，尤其是和橋臺連接的部分，固定支座墩應避免選擇矮墩，因為矮墩具有極強的剛性，將會對之后的抗震設計造成不利的影響。[4]

3.邊梁梁端的設計

設計人員在針對邊梁梁端進行設計的過程中，必須要讓邊梁梁端和墩柱之間存在有一定的間隔距離，這樣做的目的是為了防止在地震災害出現后，該公路橋梁工程發生垂直落梁的現象。在工程上部構造和與橋梁相連的位置，設計人員采用了鋼筋混凝土水平方向限位擋塊的設計方式。這樣設計的優點是：在出現地震災害時，擋塊能夠起到一定的支撐效果，防止水平方向所出現的位移距離過大而由此導致的落梁。

4.承臺與獨柱墩的連接設計

在承臺和獨柱墩的連接位置，設計人員必須要采用墩柱搭配直配筋、水平方向箍筋來維持其連續性，防止地震災害對該工程的薄弱環節造成損害。[5]在進行設計的過程中，設計人員需要把墩底的垂直方向鋼筋延伸至承臺底層，深入長度必須要超過50cm。

3 結束語

在最近幾年當中，隨著中國社會主義市場化經濟體系的逐漸成熟，國人對公路橋梁工程有了更大的需求。因此，保障這些重要基礎設施的安全，便成為了設計人員需要重點思考的問題。中小跨徑公路橋梁抗震設計，同其他發達國家相比仍存在較大距離，并且規則制度還需要進行完善，在開展設計的過程中，設計人員需要基于我國的實際情況，做好每一個環節的抗震設計。

[1]盧宇波.中小跨徑公路橋梁抗震設計理念及方法[J].珠江水運,2016,(10)：52-53.

[2]侯澤群.關于中小跨徑公路橋梁抗震設計理念探討[J].江西建材,2016,(04)：199.

[3]王克海,韋韓,李茜,李悅.中小跨徑公路橋梁抗震設計理念[J].土木工程學報,2012,(09)：115-121.

[4]汪玚.公路橋梁抗震設計新技術研究新技術、新方法、新理念把脈公路橋梁抗震設計[J].交通建設與管理.2013,(05)：36.

[5]邵玉剛,馬賢明.基于性能的橋梁抗震設計理論的探討[J].山西建筑.2012,(14)：202-203+240.

TU7

B

1007-6344（2017）09-0072-01

周晉（1983.3.23）漢族，四川綿陽人，工程師，本科學歷，從事橋梁方面的工作。