深入闡述提高公路橋梁結構抗震性設計方法

葉福遠 陳偉

摘要：文章結合實際，提出影響公路橋梁結構危害的因素包含支座破壞、上部結構地震破壞、下部結構破壞等因素，同時對公路橋梁結構抗震設計的原則進行總結，最后提出幾種常見的公路橋梁結構抗震性能方法，實踐可知，在公路橋梁結構抗震設計時，針對不同類型的結構危害，可以選擇針對性的抗震設計方法。

關鍵詞：公路橋梁；結構抗震；設計方法

如何才能提高公路橋梁的抗震性能，是近年來技術人員研究的重點，提高抗震性可以防止橋梁在地質中受到損壞，保障交通運行更加的安全。

1.地震對公路橋梁結構產生的危害

1.1支座破壞

橋梁結構的上部主梁與支座連接起來，一旦遇到地震，如果其防震措施不合理，則會導致整體結構發生變形和移位的現象，當變形達到了支座上限之后，錨固螺栓將直接發生斷裂，從而使得支座遭到整體損壞。

1.2上部結構地震破壞

地震發生時，如果主梁等關鍵結構部分因為地震的作用而存在晃動，當其與相鄰部件撞擊時，則會導致發生損壞。此外，如果變形過大，則會導致結構整體發生位移及損傷，進而致使主梁出現墜落的隱患。

1.3下部結構破壞

該損壞的部分為橋臺與橋墩結構部分。橋臺和基礎在地震的影響之下會產生一定的位移，從而導致整個結構部分出現開裂、傾斜等現象，還有可能在薄弱的位置上斷裂。地基土在受到地震的影響之后，則會發生有液化問題，從而導致其承載性能難以滿足實際需要，也會使得地基結構出現滑移與沉降的現象，地基會受到嚴重的損壞。在橋梁結構設計中，地基是主要的受力結構部分，如果基礎遭到損壞，則會導致上部結構無法支撐，落梁問題隨之產生。

2.抗震設計原則

2.1體系的整體性和規則性

橋梁整體性需要符合抗震性能的需要，其上部結構是連續結構形式。整體性結構的設計方案是能夠避免因為某一部分存在地震的影響，而導致存在直接下落的情況，從而滿足正常使用的需要。無論是平面與立面結構中尺寸、質量、剛度等應該達到均勻性與整體性。

2.2提高結構和構件的強度和延性

橋梁結構出現地震的損壞主要是由于結構在振動作用之下導致的，因此橋梁結構設計需要達到降低地下傳動能量的要求，確保橋梁結構符合強度與延性的需要。剛度性能主要是為了可以避免整體結構發生變形，從而使得橋梁可以在長期使用中還保持著較高的性能。地震發生之后，振動并不是單一方向的，而是反復運動的，在結構設計中應該考慮到該反復運用所產生的影響，要考慮到其會造成的強度與剛度的損害問題。只是一味的提升強度指標而忽視延性也是無法滿足交通運行需要。

2.3能力設計原則

在傳統橋梁設計方案中，最佳設計方案是確保所有的結構部分強度是一致的，也就是說整體的結構部分，都不存在任何的薄弱環節。但是由于結構中的所有構件并不存在同樣重要的影響，也就無法確保其安全性全部相同，尤其是抗震結構部分。能力設計的思想就是要結合橋梁運行的實際情況，深入了解其結構安全性指標，要根據不同結構的需要確定構件強度。

2.4多道抗震防線

應力圖使得橋梁中存在有多道抗震側向力體系，在發生了巨大的地震之后，如果一道抗震防線失效之后還有第二道放線可以起到應用的支撐作用。因此，在實施橋梁設計的過程中，必須要設計多道抗震防線。

3.提高結構抗震性能的方法

3.1隔震支座法

這種方法是當前橋梁抗震結構設計中應用比較廣泛的方法，其可以大大提升整體結構的柔性與阻尼，從而避免地震對于橋梁產生較大的影響。在施工中的具體方法是利用減、隔震支座，將橋梁結構中的墩與臺結構有效的連接起來，并且使用新型的施工材料提升其阻尼與柔性。這種方法是在大量的經驗基礎上發現的，并且有很多成功的案例，可以在較大范圍內推廣使用。這種連接方法可以有效的降低地震產生之后給墩、臺所造成的水平作用力，進而能夠避免地震過多的對橋梁產生影響，使得整個結構部分可以抵抗更大的地震影響。

3.2采用橋梁延性控制方法

橋梁的延性也是抵抗地震作用的關鍵技術參數。延性主要體現在結構或者材料在強度不會明顯下降的前提之下，所具有的非彈性變形能力。橋梁的延性一般都是利用構造結構截面曲率延性系數進行計算確定。在允許存在有塑性鉸過程中，由于橋墩也具有延性，還應該采取有效的措施提升該指標，一旦受到地震的影響，這些部分就會由于存在該性能而發生彈塑性變形現象，從而可以有效的推延結構周期，還能夠承載部分地震作用力。采取措施提升延性指標可以在合理范圍內分解地震力，這是目前應用比較廣泛的一種抗震設計方法。

延性抗震設計時，需要按照彈性指標確定塑性變形程度，從而能夠大大提升結構的抗震性能，避免地震給橋梁產生的不利影響。橋梁抗震設計中，要綜合分析影響系數所造成的塑性變形問題，從而可以全面提升抗震綜合性能，滿足運行安全性的需要。

3.3合理使用隔震支座和阻尼器

隔震支座的主要作用是提高橋梁的抗震性能，并且可以通過增強地震阻尼的方式來使其更好的抵抗地震的影響，根據設計方案的要求，可以選擇應用該兩種方法，大幅提升橋梁的抗震性能。合理應用隔震支座與阻尼器，可以使得其存在的彈塑變形抵消地震能量，從而避免地震造成大面積的損壞。

3.4引進新型橋梁的抗震設計方法

在傳統的抗震設計方案中，很多都是通過增加尺寸、加強復雜的結構，而提升其強度與延性指標，從而可以有效的防止在地震發生之后給橋梁造成巨大的影響，也就是橋梁自身具備較強的抵抗能力，其比地震的作用力更強，這樣就不會受到地震影響而破壞。但是應用這種方法，并不能準確的確定抗震能力，因為地震通常是無法準確預測的。如果兩種未知的情況在共同的影響之下，往往會出現相反的效果，也就是橋梁的損壞程度比較大，這樣的例子也是不勝枚舉的。新型橋梁結構設計基本都采用的是鋼混結構，其性能比較優越，可以滿足大部分的使用條件。

4.橋梁抗震設計注意事項

（1）橋梁軸線盡可能的設計成為直線的形式，如果是曲線形式，則會導致在地震作用之下呈現出復雜的受力特點，不利于抗震性能的提升。（2）盡量減少伸縮縫的數量，確保橋面連續性。（3）基礎結構盡量的設置在巖石等硬體結構上，如果是軟土地基則會在地震作用下發生偏移，并且出現塌陷、沉降等現象。（4）各個方向橋墩剛度最好是一致的，如果剛度相差較大，則地震發生時整體結構容易嚴重損壞。（5）塑性鉸進行的布置在墩柱結構上，這樣可以有效的進行修復處理，盡量不要設置在主梁、蓋梁或者水下位置上。（6）設計多到地震防線，盡量的的選擇使用超靜定的結構形式。（7）避免存在脆性與失穩的情況，提升延性指標。

5.結束語

近年來，我國很多橋梁都受到了地震的嚴重影響，人們對于地震認識度有了較大的提升，可以在設計中采用更好的結構形式來提升性能，確保其可以抵抗地震力的影響，更加具有安全性。但是應該掌握地震發生特點以及損壞能力，結合實際情況選擇合適的抗震設計方案，大大提升抗震綜合性，滿足交通運行的需要。

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