某橋梁抗震設計思路及措施分析

李旭明

（河南省交通規劃設計研究院股份有限公司清遠分公司)

為滿足橋梁的抗震性能，需要切實強化橋梁的抗震設計，而耐久性設計也是抗震設計中必須注意的問題，所以需要緊密結合工程的實踐，對橋梁抗震設計的思路明確，并采取相應的措施，切實提升橋梁抗震設計水平。橋梁抗震技術在整個橋梁建設中具有不可或缺的作用，不僅能有效地強化自身保護，而且還能將地震對其帶來的不利影響降到最低，使得橋梁的整體抗震性能得到提升。

1 工程實踐

本橋梁工程采用三跨混凝土懸臂梁，橋梁長度為105m，其中，前跨為30m，中跨為45m，后跨為30m，中跨采用掛孔結構，掛孔梁采用普通鋼筋混凝土梁，長為15m，屬于梁式大橋，橋墩采用鋼筋混凝土雙柱橋墩，高為15m。該橋梁的預應力布置時，采用T 型構造的部分設置了頂板預應力，而邊跨配置了底板預應力。主橋為箱梁截面。主梁采用C50 混凝土，橋墩采用C40 混凝土，預應力鋼筋強度為1860MPa。本工程屬于某二級公路的橋梁，水平向的基本地震加速度值為0.15g，場地特征周期是0.4s，設防烈度為8 級，土層的平均剪切波速是209.8m/s，工程現場的覆蓋層厚度是11.5m，屬于二類場地，其土質不用進行抗液化處理，屬于規則橋梁。以下結合本工程的實踐，提出幾點橋梁抗震設計思路及措施。

2 橋梁抗震設計思路分析

2.1 橋梁抗震設計的特點

⑴橋梁抗震設計需要計算結構受力。由于橋梁抗震無論是從整體柔性上，還是橋梁承載力方面都需要充分考慮其受力均衡性，而且這也對橋梁在強震環境下保持穩定性具有重要的影響作用。因此必須要對橋梁上部和下部結構受力情況進行計算。

⑵橋梁抗震設計存在軸向變形問題。由于橋梁的豎向載荷較大，不僅存在著一定的軸向變形問題，而且還會對連續梁彎矩產生較大影響，使之在負彎矩值減小的同時，還會導致正彎矩值加大，進而導致其結構剪力與側移收到影響。

⑶橋梁抗震設計還具有結構延展性。結構延展性是橋梁的一個重要設計指標，只有確保其滿足抗震級別要求，從而更好地在地震時確保其不會坍塌和變形。

2.2 橋梁抗震設計基本要求

2.2.1 確保橋梁抗震設計的簡單性

橋梁設計必須考慮融入抗震設計，而且還應確保其達到有效的承重能力。這一過程首要保證橋梁抗震設計的簡單性，使之在簡單計算下就明確得出橋梁抗震的受力情況分析，也由此確?？拐鹪O計的精確性。簡單性設計要求下，既能使橋梁抗震免于遭受地震的嚴重破壞，還能由此鞏固橋梁設計中的薄弱環節，使其整體穩定性與抗震性得以同步提升。

2.2.2 保證橋梁抗震設計的科學性

為了能全面提升橋梁抗震性能，需要從橋梁工程的實際情況出發，進行嚴格的橋梁抗震設計規劃，既要保證橋梁抗震中各安裝連接件的安全可靠性，還要確保其穩固性。尤其是進行基礎設計，以及橋墩、梁體等位置的連接時，使之達到整體設計的科學性與合理性，在發生地震時，抗震梁可以最大限度地承擔沖擊力，由此確保橋梁整體剛性達到使用要求，同時兼具良好的抗震性能。

2.2.3 橋梁抗震的合理性與完整性

在進行橋梁抗震設計時，應保證其完整性與合理性，由此既增強橋梁抗震的穩固性，還能使其布局更加合理。在遵循這一設計要求前提下，不僅可以保證橋梁抗震外形與剛性達到協調統一，還能提升其整體抗側壓力，由此在增強橋梁抗震整體抵御能力的基礎上避免中心位置出現偏移，確保橋梁整體抗震性的提升。

2.3 橋梁抗震設計要點分析

2.3.1 材料方面

一般而言，由于常規使用的砂石結構顯然無法達到橋梁抗震要求，因此，可以合理選擇以鋼結構為主，并結合多種復合型材料應用，使之具有較強的抗震能力，應選擇剛性較強的材料提升橋梁抗震穩定性。因為橋梁施工中包含了混凝土鋼結構、錨固件、橋墩、鋼索、制作與橋梁等結構，而混凝土和金屬材料又屬于核心材料，因此在抗震設計時，需要結合材料的延性和橋梁結構特點來予以分析和設計，以更好地提升橋梁的抗震性能。例如在本工程中，通過應用BIM 技術來模擬地震力之后，對不同材料在地震作用下的可靠性進行了對比，做好材料的優選。

2.3.2 性能設計

在性能設計中，主要是就地震的危害性，結合工程所在的實際，切實強化對其的量化分析，并對其防護范圍也要明確，這樣才能更好地滿足橋梁性能的需要。例如在本工程中，為了設計出不倒塌的橋梁，在本工程中，按照橋梁的剖面類型，對其場地設計系數進行了確定，具體詳見表1，能有效的滿足需求。

表1

2.3.3 橋孔布設

在本工程中，采取大跨徑來設計，有助于每個橋墩與承臺的水平地震力的減少，并堅持結構對稱、剛度均勻的原則，采取跨徑多元的方式來布置，橋孔布設中，保證每聯內的墩高相同，這樣才能在上部結構由于受到地震作用時形成的水平震力能平均地作用在橋墩上。

2.3.4 上部結構設計

2.3.5 下部結構設計

在下部結構設計中，考慮到橋梁使用要求，為滿足結構計算，需要對鋼筋混凝土矩形截面蓋梁的尺寸進行適當的增加，并在橫向橋臺與橋墩蓋梁兩側做好抗震擋塊的設置，預防順橋、橫橋向出現落梁的情況。而在墩柱塑性鉸部位，則需要合理的確定其配筋率，避免因為墩柱的抗彎性能不足而出現脆性破壞。

3 減震措施在橋梁抗震設計中的應用

抗震設計水平的高低，需要做好地震動加速度時程分析，本工程采用E1/E2 兩個標準來設計，并通過科學分析地震動加速度時程，結果表明該橋梁結構具有較強的抗震性，這主要得益于在本工程設計中采用了以下措施：①采用HDR 橡膠皮支座，不僅阻尼高，而且隔震效果好；②采取分層的方式設計橡膠支座，使得橋梁的安全性和穩定得到提升，尤其是橋梁與橋墩之間的應力沖擊得到了有效的減緩；③加強鋼阻尼器的應用；④鉛芯橡膠支座的應用。

4 結語

綜上所述，在橋梁抗震設計中，我們需要緊密結合工程的實踐，切實確定其設計思路，并采取針對性的措施，切實提高橋梁設計的水平，以滿足橋梁抗震的需要。