橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)與設(shè)防措施

崔云麗

（南陽(yáng)市地震臺(tái)網(wǎng)中心，河南南陽(yáng) 473000）

1.橋梁抗震設(shè)計(jì)概念

在橋梁的設(shè)計(jì)中，抗震設(shè)計(jì)要比其他的設(shè)計(jì)更為重要和復(fù)雜，因?yàn)榈卣鸨旧硎且环N不確定性的因素，并且比較復(fù)雜，橋梁抗震的結(jié)構(gòu)會(huì)和實(shí)際情況有很大差距，進(jìn)而增加了橋梁抗震設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)抗震性的控制難度，所以應(yīng)該結(jié)合實(shí)際提高橋梁結(jié)構(gòu)的抗震性，不能只去依靠橋梁設(shè)計(jì)，而應(yīng)該注重橋梁整體的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，比如橋墩形式、過(guò)渡孔等，進(jìn)而使得橋梁的結(jié)構(gòu)抗震體系更強(qiáng)。在實(shí)際的橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該結(jié)合實(shí)際施工場(chǎng)地和橋梁結(jié)構(gòu)的整體抗震性，提前預(yù)算和分析動(dòng)力特性和地震的具體反應(yīng)，并找到橋梁結(jié)構(gòu)中抗震性最薄弱的地方，采取相應(yīng)的施工措施來(lái)提高整體的抗震性。

2.橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的分類和發(fā)展史

2.1 橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的分類

橋梁結(jié)構(gòu)通常情況下，橋梁結(jié)構(gòu)可以分為5大類枕式橋梁結(jié)構(gòu)、斜度橋梁結(jié)構(gòu)、弧形橋梁結(jié)構(gòu)、脊背式橋梁結(jié)構(gòu)、擾流橋梁結(jié)構(gòu)。其中枕式橋梁結(jié)構(gòu)和斜度橋梁從外形上是比較類似的，但是兩者的主要區(qū)別是在坡度上，這兩種結(jié)構(gòu)方式主要會(huì)用在交通，建筑跨度比較大的情況下，和其他的傳統(tǒng)設(shè)施相比優(yōu)點(diǎn)會(huì)比較明顯。脊背式的橋梁從名字上來(lái)看就可以知道這種橋梁結(jié)構(gòu)的橫截面和書(shū)本一樣，其外觀是平整光滑的，是一個(gè)整體性的橋梁結(jié)構(gòu)，在制作時(shí)會(huì)使用到一次壓模成型的方式，這種橋梁結(jié)構(gòu)可以有效地緩解震動(dòng)的撞擊。正是因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)外觀比較平整，因此可以有效地減少低流的干擾，進(jìn)而有效地提升抗震設(shè)計(jì)的整體水平。

2.2 我國(guó)橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)展史

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，交通的基礎(chǔ)設(shè)施也在不斷地增加，我國(guó)現(xiàn)在使用到的橋梁結(jié)構(gòu)的情況非常的多。經(jīng)過(guò)多年的施工建設(shè)，我國(guó)在橋梁結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中有了很大發(fā)展，我國(guó)已經(jīng)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計(jì)有了自己的經(jīng)驗(yàn)和特色，但是我國(guó)的橋梁結(jié)構(gòu)主要是一些小型的，但是對(duì)于一些跨度較大的公路橋梁方面，還是缺乏一定的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，但是這種大型的多跨橋梁結(jié)構(gòu)在未來(lái)的公路交通發(fā)展中有著重要的作用，也是未來(lái)橋梁工程抗震設(shè)計(jì)的發(fā)展方向[1]。

3.橋梁震害的主要因素

從目前經(jīng)過(guò)地震的橋梁進(jìn)行分析，主要會(huì)對(duì)橋梁的順橋向和橫橋向發(fā)生很大的破壞性，特別是順橋向震害的情況會(huì)更加厲害，造成這種情況的有很多原因，其中主要的原因有以下幾個(gè)方面：

3.1 地震位移的因素

在地震中位移會(huì)對(duì)橋梁上部結(jié)構(gòu)活動(dòng)節(jié)點(diǎn)處造成一些破壞，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)處的蓋梁寬度比較小進(jìn)而引起落梁或者梁體相互碰撞而產(chǎn)生更大的損壞。如果是一些拱式的橋梁結(jié)構(gòu)在地震時(shí)，主要是拱上建筑和腹拱會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的破壞，拱圈、拱頂?shù)炔课灰矔?huì)有一定的破損和裂縫，嚴(yán)重的會(huì)使整個(gè)橋梁拱形發(fā)生變形。

3.2 土質(zhì)的影響

在地震中，因?yàn)闃蛄航Y(jié)構(gòu)使用的地基土質(zhì)不好也會(huì)對(duì)橋梁產(chǎn)生很大的惡破壞性，比如地基的土質(zhì)是飽和粉細(xì)砂和飽和粘砂土，這些土的地震液化使得地震的位移會(huì)更大，進(jìn)而增大了整個(gè)橋梁的結(jié)構(gòu)振動(dòng)，很容易發(fā)生落梁的情況[2]。如果橋梁在建設(shè)中使用的是排架樁基礎(chǔ)時(shí)，這種樁基的承載力比較低，因此在發(fā)生地震時(shí)，會(huì)出現(xiàn)豎向或橫向的位移，尤其是一些簡(jiǎn)支橋梁位移的明顯會(huì)更嚴(yán)重。

3.3 橋梁支座破壞

由于地震的影響，如果橋梁在設(shè)計(jì)上沒(méi)有注重支座的抗震設(shè)計(jì)，使得在橋梁的構(gòu)造上連接和指導(dǎo)采取的抗震措施不到位，或者因?yàn)槟承┲ё问揭约敖ㄖ牧鲜┕げ牧仙铣霈F(xiàn)問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致支座在地震時(shí)位移或者變形情況嚴(yán)重，進(jìn)而使得支座錨固螺栓拔出、剪斷，還會(huì)造成支座本身結(jié)構(gòu)的破壞，在結(jié)構(gòu)力傳遞的情況下，會(huì)對(duì)橋梁其他結(jié)構(gòu)造成一定的破壞。

3.4 橋梁下部組織過(guò)于軟弱

橋梁下部的結(jié)構(gòu)如果沒(méi)有較強(qiáng)的抗震性，在遇到地震時(shí)自身的慣性和通過(guò)支座傳遞的地震力，會(huì)導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)的下部發(fā)生開(kāi)裂，變形和失效，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)下部的傾覆，進(jìn)而使得整個(gè)橋體發(fā)生嚴(yán)重的破壞。

3.5 橋梁的地基松軟

如果橋梁建設(shè)在地基松軟的位置上，對(duì)一些大中型的橋梁而言，在發(fā)生地震時(shí)會(huì)隨著河岸的滑移導(dǎo)致橋臺(tái)會(huì)下向橋心的方向移動(dòng)，使得全橋的長(zhǎng)度變短，這種情況還是比較嚴(yán)重的震害。

3.6 其他結(jié)構(gòu)的變化

橋梁的其他結(jié)構(gòu)如果出現(xiàn)問(wèn)題，也會(huì)產(chǎn)生一定的影響，如果橋梁結(jié)構(gòu)的構(gòu)造或者連接方式不正確不合理，會(huì)導(dǎo)致橋臺(tái)后臺(tái)填土的位移，進(jìn)而使得橋臺(tái)沉降或者傾斜，如果斜度過(guò)大，還會(huì)造成橋墩臺(tái)承受過(guò)大的壓力進(jìn)而引起橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生變形。

4.橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

4.1 科學(xué)計(jì)算橋梁結(jié)構(gòu)

在計(jì)算橋梁結(jié)構(gòu)的時(shí)候，應(yīng)該結(jié)合具體的施工情況來(lái)計(jì)算結(jié)構(gòu)的整體。如果墩柱的高度不同，外界的溫度以及汽車的制動(dòng)力等都會(huì)影響到橋梁結(jié)構(gòu)，使得橋梁上部的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生水平力，或者導(dǎo)致受力不均勻的情況發(fā)生。因此在計(jì)算橋梁結(jié)構(gòu)的時(shí)候，應(yīng)該通過(guò)模擬邊界的條件來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算。

4.2 注重橋梁結(jié)構(gòu)每個(gè)構(gòu)件的抗震設(shè)計(jì)

橋梁結(jié)構(gòu)在抗震設(shè)計(jì)中涉及到很多方面的內(nèi)容，因此設(shè)計(jì)需要很專業(yè)的人員，并且設(shè)計(jì)起來(lái)也比較復(fù)雜。因?yàn)闃蛄航Y(jié)構(gòu)包括很多，因此對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)的各個(gè)構(gòu)件都應(yīng)該進(jìn)行抗震的設(shè)計(jì)，進(jìn)而有效提高整體橋梁的抗震性。比如對(duì)于橋梁上部結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，使用的是多跨簡(jiǎn)支梁，就應(yīng)該增強(qiáng)每個(gè)橋梁之間的縱橫關(guān)系，使得橋面具有較強(qiáng)的連續(xù)性，如果橋梁下部的設(shè)計(jì)，可以使用重力式橋臺(tái)施工方式，這樣可以有效的保證橋梁下部橋臺(tái)的穩(wěn)定性。

4.3 注重橋梁結(jié)構(gòu)抗震烈度

在設(shè)計(jì)橋梁結(jié)構(gòu)的時(shí)候，應(yīng)該注重抗震的烈度。通常情況下在設(shè)計(jì)烈度的時(shí)候，都會(huì)將基本的烈度作為重要的參考依據(jù)，對(duì)于一些橋梁的重要抗震區(qū)域，還應(yīng)該提高抗震烈度的設(shè)計(jì)。從我國(guó)目前的橋梁震害情況進(jìn)行分析，如果基本的烈度不超過(guò)七級(jí)橋梁，基本不會(huì)影響到橋梁的正常使用。所以如果橋梁的基本烈度沒(méi)有超過(guò)7級(jí)，也可以不用單獨(dú)地進(jìn)行抗震烈度的設(shè)計(jì)。

5.橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防措施

只有做好橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)防措施，才能有效地提高橋梁結(jié)構(gòu)的抗震性。（1）橋梁應(yīng)該選擇建在適合的場(chǎng)地上。在選擇橋梁場(chǎng)地的時(shí)候，應(yīng)該對(duì)場(chǎng)地的地震危險(xiǎn)性進(jìn)行深入分析，盡量選擇地震安全性較高的場(chǎng)地來(lái)建設(shè)橋梁場(chǎng)地，還要保證場(chǎng)地必須是堅(jiān)硬的，因?yàn)閳?chǎng)地的堅(jiān)硬度可以有效地增強(qiáng)橋梁的地基，在發(fā)生地震的時(shí)候，有效地防止地基失效情況的發(fā)生。（2）保證橋梁整體的完整性，這是非常重要的設(shè)防措施。在橋梁建設(shè)的過(guò)程中應(yīng)該保證上部結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的連續(xù)性，連續(xù)性越強(qiáng)，抗震能力就越高，還可以有效地在地震時(shí)發(fā)揮出結(jié)構(gòu)的空間作用。（3）增加橋梁結(jié)構(gòu)的延性。在橋梁結(jié)構(gòu)抗震的建設(shè)中，應(yīng)該注重整體結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性以及結(jié)構(gòu)的連續(xù)性，這樣可以在地震時(shí)防止構(gòu)件掉落，充分地發(fā)揮構(gòu)建的空間作用。在橋梁結(jié)構(gòu)中包括平面和立體構(gòu)件，但是這兩種構(gòu)件的設(shè)計(jì)施工中都應(yīng)該注重協(xié)調(diào)和整體性，這樣才能有效地增強(qiáng)抗震性能[3]。

6.結(jié)語(yǔ)

在交通運(yùn)輸?shù)慕ㄔO(shè)中會(huì)使用到橋梁，橋梁結(jié)構(gòu)的質(zhì)量直接決定了橋梁的整體質(zhì)量。在設(shè)計(jì)橋梁結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)該注重抗震的設(shè)計(jì)，并采取有效的設(shè)防措施，進(jìn)而提高橋梁結(jié)構(gòu)的抗震性能。