橋梁結構抗震設計與設防措施

許華東 朱漢容

摘 要：隨著社會經濟的快速發展，我國道路交通發展也得到了有力的推動，為了更好的滿足社會發展所需，道路建設工程也在不斷增多，其規模也在不斷擴大，因此橋梁工程也越來越多。橋梁工程建設與普通道路工程建設相比具有更高的復雜性、技術性，如橋梁工程對結構抗震性就具有更高的要求。只有保證了橋梁結構的抗震水平，才能夠保證橋梁的穩定性和安全性。基于此，本文就橋梁結構抗震設計與設防措施進行詳細分析，希望能夠為相關工作者提供一些參考意見。

關鍵詞：橋梁;結構;設防措施;抗震設計

中圖分類號：U442.55 文獻標識碼：A

0 引言

一直以來，在道路工程建設中，橋梁都是道路工程的關鍵節點，橋梁工程的質量安全是否可靠，將直接影響到道路工程的整體質量和安全。橋梁工程相比普通了道路工程而言，其所處的場地、地基及地形和地貌都更加復雜，所以這也對橋梁的結構提出了更高的要求。如橋梁結構需要具備更高的承重能力、剛度、強度、穩定性，這樣才能夠保證橋梁的安全與穩定。而其中如何保證橋梁的抗震能力也是橋梁結構設計中需要重點考慮的問題。地震對橋梁的破壞作用是巨大的，由于橋梁結構的特殊性，所以一旦發生地震將造成嚴重的后果，所以在橋梁結構設計中，必須根據橋梁建設的特點和要求做好結構抗震設計，以及采取有效的設防措施，以此來保證橋梁結構的整體水平。

1 橋梁結構震害分析

地震對橋梁結構的影響是巨大的，會直接導致橋梁結構破壞，進而影響橋梁安全和質量。為了更好的做好橋梁結構的抗震設計與設防工作，就必須對橋梁結構的振海類型及原因有所了解。橋梁結構震害包括橋梁結構振動和場地相對位移產生強制變形另種形式。第一種形式主要為場地運動所引起，在慣性力下會把地震作用施加在橋梁結構上，進而導致橋梁結構振動。第二種形式主要為場地相對位移所引起，在場地位移下通過支點強制變形產生的超靜定內力，進而導致橋梁結構變形[1]。地震作用下，橋梁結構會受到不同程度的破壞，進而導致各種質量安全問題的發生。如橋墩開裂、傾斜，支座錨栓剪斷，橋墩滑移、落梁倒塌等。由于地震對橋梁結構的破壞程度不同，所以震害的表現形式也有所不同，如地震發生后，導致橋梁產生位移，在位移過程中就會對橋梁上部結構的各個節點造成影響，由于節點承載力和角度發生變化，就會導致橋梁梁體相互撞擊，出現橋梁整體隆起的表現，如圖1所示。地震發生后，由于橋梁地基周圍土質發生液化，所以也會導致橋梁發生位移，在位移影響下，很容易導致橋梁出現落梁的表現。除此之外，橋墩剪切破壞、支座破壞、橋墩彎曲破壞都是橋梁震害的常見表現形式。對此，為了最大程度降低橋梁震害的影響，就必須做好橋梁結構的抗震設計及設防措施。

2 橋梁結構抗震設計

2.1 橋梁結構抗震設計方法

我國在橋梁結構抗震設計方面具有較多的設計方法，如靜力法、反應譜法、時程分析法等，不同的設計方法在具體設計方面有所不同，因此，在應用方面也具有一定的差異性。就靜力法而言，即從地震加速度方面對橋梁結構破壞進行分析，以此來進行抗震設計的一種方法[2]。這種方法在設計過程中容易忽略公路橋梁自身結構對整體結構的影響，所以在應用方面也具有一定的局限性。一般靜力法可以應用于剛度較大的重力橋墩結構和橋臺結構的抗震設計中。反應譜法是目前橋梁結構抗震設計中常用的一種方法，在具體應用過程中，即將動力問題轉為等效的靜力問題，按照規范反應譜計算就可以得到公路橋梁結構的統計意義上的整體最大反應值，進而可以為抗震設計提供可靠的依據。時程分析法是對橋梁結構運動微分方程進行逐步積分求解的一種動力分析法，其可以計算出橋梁結構各個質點隨著時間變化的位移、速度，同時還可以計算出構件內力和變形的時程變化。該抗震設計方法在重要、復雜、大跨度的橋梁抗震設計中發揮著重要的作用。

2.2 橋梁結構抗震設計要點

橋梁結構的抗震設計具有一定的復雜性和技術性，需要根據橋梁不同部分進行針對性的抗震設計，以此來提高抗震設計的有效性[3]。以橋梁上部結構抗震設計為例，就需要根據結構形式、跨徑大小進行設計，如橋梁跨徑較大，則需要在設計方面選擇整體性較好的截面，以此來提高橋梁上部結構的抗震性能，如圖2所示。如要進一步增加橋梁上部結構的抗震能力，可以增加上部結構的整體性，以此來限制上部結構在發生地震時的移位。如橋梁建設過程中采取的為多跨簡支梁，則需要在抗震設計中增強梁與梁之間的縱橫關系，保證橋面的連續性。就橋梁下部結構抗震設計為例，則需要選擇土質偏硬、穩定的區域作為橋梁地基，為保證下部橋臺結構的穩定性，可以選擇U型結構或T型結構進行設計，在具體施工中則可以使用重力式橋臺進行施工。連接件是橋梁結構中尤為重要的組成部分，在抗震設計過程中，需要重視對連接件，如伸縮縫、支座的抗震設計，如盡可能減少伸縮縫數量，提高伸縮縫變形能力，在橋墩上布置彈性支座等，以此來提高橋梁的抗震性能。

3 橋梁結構抗震設防措施

為了提高橋梁結構的抗震性能，必須做好橋梁結構的抗震設防工作。首先，在橋梁場地的選擇方面，就需要根據抗震需求科學選擇場地。比如可以對區域的地震危險性進行分析，盡可能選擇安全的建設場地，具體應該以堅硬的場地為宜，堅硬的場地在發生地震時可以避免地基失效問題的發生，這對于降低震害對橋梁結構的影響具有重要的意義[4]。其次，為了保證橋梁結構抗震性能的可靠性，還需要保證整個橋梁體系的完整性和規則性，這也是一項尤為重要的設防措施。比如橋梁建設過程中，其上部結構必須保證連續性，這對于降低地震時對上部結構造成的影響具有重要的作用，同時還可以更好的發揮結構的空間作用。而就橋梁的規則性而言，即在橋梁平面或立面以及結構的布置方面，都必須保證幾何尺寸、剛度、對稱、均勻的規則性，這樣可以避免突然震動變化對橋梁結構造成的影響。最后，在橋梁結構抗震設防方面，還需要加強提高結構和構建的強度和延性，以此來起到抗震設防的作用。比如可以利用橋墩自身加強的延性和強度，將地震力通過限度內的塑性變形漸漸分散，以此來實現對震害的有效耗散。強度與延性是決定橋梁結構抗震性能的重要參數，所以在抗震設防中必須提高重視。

4 結束語

在道路工程建設過程中，提高對橋梁工程抗震設計的重視是尤為重要和必要的。橋梁由于本身結構的特殊性，一旦發生地震，其抗震性能是保證橋梁安全的重要措施。所以在橋梁結構設計過程中，必須根據橋梁建設的特點、抗震需求、設計規范等做好抗震設計，保證橋梁結構滿足抗震設防需求，則對于降低地震災害對橋梁安全及穩定造成的不利影響具有重要的作用，進而可以更好的保證橋梁安全及質量。

參考文獻：

[1]聶利英，李守勝，劉明坡，等.基于多水準的通航渡槽和升船機抗震設防標準討論[J].地震工程與工程振動，2019，39（05）：130-136.

[2]肖松松.簡述橋梁結構抗震設計與設防措施[J].門窗，2019，13（12）：144+148.

[3]侯莉娜，文保軍.基于《城市軌道交通結構抗震設計規范》的地鐵地下結構抗震設計問題探討[J].城市軌道交通研究，2019，22（03）：117-121.

[4]周連緒，葉愛君，劉騰飛.城市軌道交通橋梁抗震設計[J].土木工程與管理學報，2017，34（06）：121-125+140.