節段拼裝雙柱式墩橋梁抗震性能及設計方法研究

張天民 袁志凌

在城市化進程不斷推進的發展背景下，我國在城市交通空間建設方面更加傾向于構建多元化城市交通空間。近些年，為節省橋梁建設用地，城市高架橋在建設體系方面，主張以雙層大挑臂連續結構體系為主。在個別建設體系方面，主張利用簡支結構體系。目前，隨著我國可持續戰略內容的不斷踐行，人們的環境保護以及能源節約意識逐漸得到深化加強。在這樣的發展態勢下，城市橋梁建設工作應該立足于可持續發展戰略要求，利用新興的技術手段提高橋梁建設的節能性與環保性。

一、節段拼裝雙柱式墩橋梁抗震性能及設計優勢分析

結合以往的設計經驗來看，橋梁結構抗震設計主要以延性抗震與減隔震設計為主。對于整體澆筑橋墩的抗震設計而言，在節段拼裝墩延性抗震設計方面，要求設計人員應該利用墩結構屈服后產生的塑性變形特點，對當前結構存在的地震能量進行消散處理。在節段拼裝墩減隔震設計方面，要求設計人員應該預先在節段預制墩橋梁結構上安置科學合理的減隔震設施。結合現場施工實際反饋情況來看，橋梁建設工程通過合理應用節段拼裝雙柱式墩橋梁抗震設計原理，基本上可以達到下述幾點應用優勢：

一是節段拼裝雙柱式墩橋梁結構在抗震性能方面可以適當增加結構的柔性特點，并在一定程度上可以延長結構的自振周期。這樣一來，可以大幅度降低結構地震時加速度的反應，進而達到減少地震荷載的目的。除此之外，節段拼裝雙柱式墩橋梁結構在塑性位置方面，可以產生一定的滯回效應。不僅可以消散結構中的地震能量，同時還可以加強結構位移響應速度。

二是節段拼裝雙柱式墩橋梁結構通過適當加大結構阻尼以及能量耗散效率，基本上可以減少結構位移問題的出現概率。最重要的是，結構變形與能量耗散通常會發生在減隔震裝置位置上，可以利用減隔震裝置的應用特點達到減震的目的，防止主體結構受到地震損傷影響。

三是節段拼裝雙柱式墩橋梁結構可以憑借自身的結構應用優勢，如抗震性能良好、結構穩定性高的特點，為橋梁主體結構整體提供良好的質量保障。最重要的是，通過合理實行抗震性能設計工作，可以進一步減少結構位移以及結構變形問題的出現，利于推動橋梁工程建設工作的可持續發展。最重要的是，該結構在應用方面具備一定的節能環保特點，可以減少拼裝及施工作業期間存在的環境污染問題。

二、節段拼裝雙柱式墩橋梁抗震性能及設計方法研究

1.明確抗震設計目標要求，做好統籌規劃與合理部署工作

結合當前橋梁抗震設計方法應用情況來看，在整體澆筑橋墩方面，抗震設計方法應用的越來越成熟。在具體應用方面，工作人員需要圍繞橋梁震后目標，功能需求以及結構地震響應特點等方面進行統籌規劃與合理部署，做好橋梁抗震設計工作。但是對于節段拼裝墩結構的抗震設計，應該立足于節段拼裝墩橋梁結構延性特點進行合理設計。在正式設計過程中，設計人員應該從減隔震與結構抗震兩個方面進行合理設計。

其中，在設計過程中，應該重點關注節段拼裝橋墩裂縫性能以及預應力鋼筋應力需求，以便可以為工程現場施工作業提供良好的決策指導建議。除此之外，在實行抗震設計的過程中，應該按照安全性與耐久性原則要求，對節段拼裝技術的應用拓展問題進行明確把握。如針對節段拼裝技術朝向高地震危險地區應用發展的問題予以高度重視。可根據目標功能需求，從延性設計與減隔震設計兩個方面入手處理，滿足節段拼裝雙柱墩高架橋梁的運行需求。

2.合理運用優化設計方法，確保橋梁主體結構運行安全

在具體設計過程中，設計人員應該立足于項目場地特點以及高架橋結構形式特點，按照性能概念設計原則，對節段拼裝雙柱式墩橋梁抗震設計問題進行統籌規劃與合理部署。實施過程中，設計人員應該根據結構性能目標總體要求，對于主梁、蓋梁以及下部基礎部分，可按照能力保護原則對其進行合理設計。

如對于主梁的抗震設計問題，設計人員可以將主梁作為延性構件的橋墩，并針對構建潛在的塑性鉸以及裂縫問題進行深化分析。并在此基礎上，對地震作用下節段拼裝雙柱式墩橋梁結構的墩柱截面設計問題以及減隔震設計問題進行合理落實。對于該部分的檢驗優化問題，建議設計人員應該按照目標性能要求對其進行檢驗優化。在滿足結構抗震構造設計標準之后，才可以入場使用。

3.利用新興分析方法，提高節段拼裝雙柱式墩橋梁結構的運行性能

設計人員可利用OpenSEES纖維模型分析方法，重點針對干接縫拼裝式雙柱橋梁數值問題以及分析結果問題進行研究與分析。并在此基礎上，對模擬方法數值的準確度問題進行明確把握。根據數值反饋結果，判斷當前節段拼裝橋墩結構的延性性能是否滿足標準要求。結合判斷結果,一旦發現問題，設計人員應該及時采取措施加以處理，防止對橋梁主體結構的安全運行造成不良影響,并提出優化對策，確保橋梁體系減隔震效果可以達到預期。

三、節段拼裝雙柱式墩橋梁抗震性能及設計方法的發展趨勢分析

1.發展現狀及不足

一是當前所應用的橋梁墩柱節段拼裝技術主要以接縫技術為主。但是隨著節段拼裝技術逐漸向高地震危險地區應用發展，現有的設計理論難以支撐高地震危險地區的應用發展。再加上干接縫拼裝橋墩與整體澆筑墩抗震性能存在一定的差異性，導致現有的技術內容難以支撐橋梁結構主體實際需求。與此同時，當前階段拼裝式橋墩的抗震性能研究主要以墩柱試件抗震性能為主，對于橋梁結構體系的抗震性能研究缺乏理論實踐。

二是減隔振控制措施在常規體系橋梁中的應用實踐力度較低。而我們所應用的減隔振控制措施在節段拼裝墩高架橋梁系統中存在一定的應用不足問題。主要表現在相關研究理論缺乏實踐力度，再加上工作人員對于節段拼裝墩高架橋梁系統的運行規律掌握不足，導致減隔振控制措施難以落實到位。除此之外，在橋梁減震措施應用方面，在延性適宜參數的研究方面較少，難以滿足橋梁結構需求。

三是我國橋梁性能設計理念逐漸趨于成熟化發展，并且在多數規范中顯現。但是從整體角度上來看，我國在預制拼裝墩高架橋性能設計方面存在應用不足問題。再加上相關指標研究不夠充分，導致該項技術在應用過程中容易受到阻礙因素影響而出現應用力度不足的問題。

2.發展趨勢

為進一步加強節段拼裝雙柱式墩橋梁結構的抗震性能以及設計應用，建議在未來的發展建設過程中，研究人員應該積極以拓展節段拼裝橋梁應用范圍為主體目標。在原有的技術基礎上，結合現行規范要求，對節段拼裝雙柱墩橋梁的抗震設計對策進行統籌規劃與合理應用，以期可以為高震區節段拼裝工程提供良好的決策依據。與此同時，立足于性能抗震設計理念，對節段拼裝雙柱墩高架橋梁的性能指標問題進行合理設定，并按照相關規范要求，做好節段拼裝雙柱墩抗震設計工作。

四、結論

總而言之，隨著我國城鎮化與交通基礎設施建設力度的不斷增快，多元化城市交通體系將會發展成為我國城鎮交通體系的重要結構形式。在這樣的發展背景下，從事于橋梁建設的工作人員應該立足于多元化城市交通體系發展現狀，從多個方面按照多元化城市交通體系發展標準，對多元化城市交通現場施工涉及到的技術應用問題進行統籌規劃與合理部署。通過不斷提高節段拼裝雙柱式墩橋梁結構的抗震性能及相關優勢，為我國城市交通體系的良好發展提供良好保障。