公路橋梁設計與抗震措施分析

白 瑾

(山西誠達公路勘察設計有限公司，山西 太原 030012)

地震災害屬于一種常見的自然現象，近年來隨著地殼的運動地震災害頻繁發生，出現地震災害在一定的程度上就會影響到公路橋梁的穩定性與安全性，嚴重的還會引起公路橋梁坍塌，危害人們的生命，因此，為了預防地震災害給橋梁工程造成的危害，在公路橋梁設計過程中，需要做好抗震設計以保證公路橋梁的質量能夠滿足實際要求。

1 橋梁地震出現的破壞現象

1.1 落梁式破壞

落梁破壞的結構形式分為兩種，第一種是因為彈性設計理論使用了毛截面剛度，采用該方式就會導致橋梁工程在受到橫向地震作用的時候產生移位的情況。同時在活動結束點設置的制作長度不足，就會導致橋梁之間的橫向間距不足而引發的相互沖擊，最后導致落梁相互之間產生碰撞破壞。而另外一種主要是因為受到地基土作用而形成的一種地震位移，一般情況下，出現這種橋梁震害的位置主要是軟土地基與液化地基的橋梁上的。對于軟土來說，由于它會影響到橋梁結構的振動反應，使得落梁的性能下降，從而出現沉陷、傾斜問題。

1.2 橋臺式沉陷

橋臺在受到地震加速的作用下，橋臺的縱向土壓力會增加，這主要是橋臺的填土與橋臺不是結合一體的，兩者之間會在地震的作用下產生碰撞出現被動壓力，導致橋臺向著橋跨的位置移動。并且橋面起到的是支撐作用，當橋臺出現位移后就會想著豎向的支點旋轉，使得基礎出現破壞，且在外界壓力不斷增加的情況下就會使得橋臺沉陷。

1.3 墩柱式破壞

橋梁工程屬于“頭重腳輕”結構，通常情況下，橋梁墩柱是橋梁抗側向力的基本結構，因此，在地震災害出現時往往墩柱受到破壞最直接，一般情況下，墩柱出現的破壞形式有多種，常見的有：縱筋搭接區的抗彎能力不強、抗剪能力不夠、彎曲強度不夠等引起的，一旦墩柱結構出現破壞就會產生多米骨效應，引起橋梁坍塌、傾斜嚴重問題[1]。

1.4 蓋梁式破壞

對于公路橋梁工程來說，蓋梁的結構方式有兩種，分別為懸臂結構與兩端剛結于柱的深梁結構。但是蓋梁結構較短，因此在地震作用下就會出現抗剪強度不足以及錨固筋抗拉能力不足等問題，進而引起錨固段出現破壞，那么蓋梁的結構就會出現大面積破壞。

2 橋梁抗震設計

2.1 合理選址

在橋梁工程建設的過程中，前期的主要內容是做好合理的選址，確定在設計過程中需要對橋梁建設場地進行研究。保證橋梁建筑的基礎屬于穩固的狀態。其次，在橋址選擇的過程中，主要對地基進行考察，選址位置不能在軟土地基上建設，以免由于地基的不穩定影響整體工程的穩定性。

2.2 系統規范的結構整體

首先在公路橋梁設計過程中，對于橋梁各個部分的設計內容需要保持它的受力，以及受力上處于平衡的狀態，并且要求橋梁各個部件與橋梁主體之間有很好的連接度。其次在設計的過程中，對于橋梁主體材料需要選擇硬質材料為主，特別是針對一些地震多發的區域，那么在設計的過程中需要避免采用連接式的橋面主體，以減少橋梁主體在受到地震影響下導致坍塌的現象。

2.3 高剛度、強度與延性的結構構件

一般情況下，地震產生的結構振動是導致橋梁結構受到破壞的關鍵因素。所以，在橋梁抗震設計的階段中，需要將具備高強度、高剛度的結構構件制作出來，使其能夠將地震產生的強度傳入地基中，以達到抗震的目的。其中在控制橋梁結構變形中，高剛度控制方式起到的優勢比較顯著，所以設計時相關的設計人員需要格外關注。

3 公路橋梁設計抗震設防措施

3.1 上部結構抗震設防措施

1)盡量采用連續橋跨。在公路橋梁設計過程中，需要盡可能的使用連續跨梁取代傳統的結構方式，從而能夠將伸縮縫的數量減少，降低落梁的可能性，這對提高橋梁上的行車舒適性有重要的作用。

2)橋跨不宜太長。在設計時針對地震區域強化，不能夠設計過程大跨度就會影響到墩柱的軸向壓力就會減少墩柱的延伸功能。

3)簡支橋梁加固措施。在設計過程中針對簡支梁結構，需要做好橋面連續構造的強度控制，并且在設計過程中，當梁和梁之間橋臺和梁之間需要使用鋼筋拉桿對齊連接，保證具備足夠的運力，減少主梁出現移位時產生的破壞。此外在設計過程中，還要按照實際的情況增加制作的寬度以及蓋梁的寬度，同時還要將相應的格擋裝置設置。其次,設計過程中還可以選擇防震錨栓，通過該裝置的應用能夠保證處于平常荷載作用下，梁體能夠在預留的空間位置上實現內縮變形和只有滑動；同時，當出現地震荷載時，防震錨栓還能夠發揮出限位耗能的功效，將地震產生的能力消除[2]。

3.2 支座抗震設防措施

在公路橋梁設計過程，對于支座抗震設防的措施主要有三種，分別為：一是在設計時針對使用橡膠支座但是無固定支座的橋梁，需要按照實際情況加設擋軌或者防移角鋼，使其按照支座抗震設計的方式進行隔震。二是在高強度抗震區域設計時，需要在縱向位置將一定的消能裝置設置，例如采用橡膠支座，鉛鋅支柱等措施，減少地震產生的影響保證平橋的梁荷載作用能夠得到提高。三是在拱橋設計過程中，由于制作水平移位，它的敏感性非常高，因此在設計的過程中，需要研究橋梁產生的慣性引起的反應，所以在選擇拱橋墩臺基礎上，需要將其建筑在地質穩固的場地上保證地震產生作用時，各個制作能夠實現同步激振。

3.3 下部結構抗震設防措施

1)下部結構設計。在公路橋梁設計過程中，對于橋位的選址，一般情況下是選擇在穩定的河段位置上，在實踐過程中，如果必須在穩定性不高的軟弱體上進行施工，那么需要設計好橋梁中線的位置，這樣能夠減少地震產生的河岸產生的影響。

2)墩柱設計。一般情況下，螺旋形箍筋是墩柱設計中常用的方式，由于墩身和基礎的縱向鋼筋伸入梁蓋與承臺會存在高估程度，它會增強連接點的性能，所以，在進行墩柱設計的過程中，需要做好抗震措施，使其穩定性得到有效提升，并且在設計中需要將延長振動周期因素納入考慮范圍，以保證在地震災害發生時能夠通過專用的裝置將地震的作用散發到基礎下。其次,在下結構設計過程中，還需要考慮到橋梁墩柱的埋入深度與直徑大小，同時還需要對墩柱的結構進行對比選擇，選擇符合實際情況的結構形式從而提升橋梁工程的質量[3]。

4 結語

在公路橋梁設計的過程中，采用合理的設計手段能夠提高公路橋梁的質量，而對于抗震措施而言，在設計過程中要結合實際的情況，做好橋梁的選址以及橋梁結構的方式，通過科學的抗震技術應用，提高公路橋梁的設計水平。