大跨度桥梁抗震设计要点探讨吕诗良

大跨度桥梁抗震设计要点探讨吕诗良

吕诗良

天津市市政工程设计研究院海南海口570203

摘要：我国属于地震多发的国家之一，地震构造基本是断裂剧烈的活动构造，具有频度大、震源浅以及强度大的特点。为了保障人民生命与财产的安全及公路桥梁设施的完好，更好地发挥公路运输在抗震中的作用，对大跨度桥梁抗震设计提出了更高的要求，在桥梁设计上必须要对抗震设计部分加以重视，严格按照工程抗震规范，强调延性抗震和隔振设计。提高我国大跨度桥梁的抗震设计水平，推动大跨度桥梁的建设，不断提高人民的生活质量。

关键词：大跨度桥梁；抗震设计；实用方法；思考

1引言

近几年，我国地震灾害的发生越发频繁，地震灾害对整个社会经济的发展以及人民的生命财产安全都造成了严重危害，为了满足当今时代社会的发展对交通运输的需求，大跨度桥梁工程已成为一种发展趋势，与普通桥梁相比，大跨度桥梁的抗震设计要求更高，因此必须高度重视这项工作。

2地震对大跨度桥梁带来的影响及原因分析

若想有效提高大跨度桥梁的抗震性能，首先需要做的就是充分掌握和了解地震时桥梁易产生破坏的位置及损害原因，并提前制定针对性的解决策略将其处理，只有这样才能综合提高大跨度桥梁的抗震水平。根据以往地震的相关调查数据来看，大跨度桥梁地震还是存在着一定规律，具体包括以下几点：①大跨度桥梁上部分结构的损害。一般来说，大跨度桥梁上部分结构遭到损害的情况是非常常见的，主要分为以下三种类型：即为移位损害、自身损害及碰撞损害等；②桥梁支座损害。由于在以往传统的桥梁设计中，对桥梁支座并没有加入抗震元素，再加上地震发生时存在一些材料和结构上的问题，都会致使桥梁支座发生变形或是其他影响，从而对桥梁自身结构也会产生一定不利影响；③地基损害。地基往往作为大跨度桥梁的基础支撑性环节，其一旦遭到地震液化，就会逐渐失去其支撑作用，极有可能导致落梁情况出现。如果地基较为软弱，也会受到液化影响逐渐失去其应有效果，致使地基上方物体发生下沉或是倾斜情况，这对桥梁的整个结构非常不利；④大跨度桥梁下部分结构的损害。根据实际情况来看，大多数大跨度桥梁的下部分结构都较为软弱，一旦地震级别过大，下部分结构根本无法抵抗，在其发生损害的基础上影响到整个桥梁结构；⑤桥梁自身结构存在一定不合理性，导致桥梁连接处的接缝存在空隙，这样一来地震发生时空隙就会成为地震的重要突破，从而对整个桥梁结构带来危害。

3大跨度桥梁抗震设计原则分析

3.1桥梁结构选择原则

通常在桥梁进行结构选择时，需要充分考虑到各方面可能带来的因素，如地势地形、建设规模、抗震经验及技术水平等，进而选择合理化的桥梁墩台实现抗震设计。同时相关工作人员还应尽可能选择有利形势的抗震结构，以最大限度降低上部实际结构。除此之外，大跨度桥梁应尽可能做到简单便捷、刚度分配均匀，且有效采用各种经济合理、技术水平先进的结构体系。

3.2规则性和整体性原则

具有较强整体性原则不但能为桥梁设计建设提供广阔的发展空间，还能有效防止地震灾害对结构构件造成损害。同时在桥梁结构体系中存在的刚度分布不均匀现象又被称为不规则情况，这对桥梁整体结构的抗震性能提高非常不利，因而在进行抗震设计时一定要遵循规则性原则。

4抗震设计

4.1隔震支座法

根据相关调查数据显示可知，隔震支座法可以说是防震应用中最为广泛的方法之一，其主要是指通过桥梁结构柔性程度的增加而有效降低地震所带来的反应，具体落实步骤就是将隔、减震支座安装在桥梁桥体和墩台的连接位置，合理利用各种新材料来实现桥梁柔性增加的最终目的。该种抗震方法的应用存在较多理论实践支持，并且根据大多数的研究分析结论可知，地震所带来的真实反映与大跨度桥梁连接结构是存在紧密联系的，不但能最大限度减少墩台所受到的地震影响力，还能有效增强大跨度桥梁的抗震性能，从而为人们的生命财产安全提供保障。

4.2有效发挥桥墩延性优势

若想有效增强大跨度桥梁的抗震水平，桥梁桥墩自身存在的延性可以说是一重大突破点，如在地震发生时，桥梁自身各结构存在的稳定延性会产生弹塑性变形，长时间影响下桥梁结构周期就会延长并有效分散地震力量。由此可知，通过大跨度桥梁其自身的延性特征，将地震所带来的巨大力量在塑性变形的影响下渐渐分散，这是桥梁抗震设计中最有效的实用方法之一。除此之外，桥梁延性的抗震设计还可以根据弹性反应来对塑性变形程度展开准确计算，按照地震等级进行合理修正，尽量增强桥梁的抗震能力。尤其需要注意的是在进行桥梁抗震规范设计时，综合系数就是对塑性变形程度的一个准确反映，因而我们可以根据综合系数来判断桥梁的抗震水平。

4.3积极引进先进化的抗震设计方法

根据相关调查情况来看，在以往传统的大跨度桥梁抗震设计中，具体采用方法就是使用“蛮力”。换句话说，就是以增强桥梁实际强度和延性方式来提高其抗震性能，需要自身力量远远超过地震力量，但往往这种方法在实际应用中的抗震效果和地震影响是无法预知的，如果存在两个未知因素，非常有可能出现与人们期望相反的结果，致使桥梁遭到巨大损害，这是非常普遍的现象。同时目前越来越多的新型化桥梁设计开始纷纷采用钢筋混凝土结构，这与传统混凝土结构存在的最大不同之处就是具有良好的先进优势，不但承载力远远超过钢筋混凝土，是其一倍以上，而且具有较强的延性、抗剪性能，进而对抗震水平的提高非常有利。除此之外，新型钢筋混凝土结构还能有效吸收来自地震的能量，将地震危害降到最低，这样不但能全面增强桥梁结构的安全可靠性能，还能实现节省材料、成本的最终目的，这可以说是最佳的抗震实用方法之一。

4.4抗震结构设计

地震灾害本身具有一定的复杂性和不确定性，各桥梁模型的实际情况与结构有一定的差异，这就导致了由于地震效应的影响，设计计算很难实现。因此，在实际设计中不能完成数值计算地震时作为参考，和主要决定因素的桥梁结构抗震性能的概念是“设计”，所以桥梁设计方案的选择不能仅仅指的是静态分析和功能需求，确定方案的选择，必须采取考虑到整个桥梁结构的地震特征的前提下，在尽可能满足其他要求，抗震结构体系的最优秀的选择。抗震概念设计在许多方面都有更高的要求，特别是在下部结构的连接上，连接应注重塑性铰的预期选址、墩上转换孔形式的设计和选择。在结构设计中，必须站在整体的角度，注意整个桥梁结构在地震反应中的作用，并对地震破坏原理进行深入的研究和分析，了解结构破坏的全过程及其特点。抗震设计的基本原则应灵活选择，既要保证结构的整体抗震能力，又要保证构件的抗震性能细节。

5结束语

总之，随着目前全球地震灾害的频繁发生，我们需要做的就是有效提高桥梁抗震性能，充分认识到我国与国外在桥梁技术方面存在的差距，并通过有效措施方法来尽可能缩短差距，实现大跨度桥梁抗震的最佳效果，从而为人们的生命财产安全提供保证。

参考文献

[1]史志利，周立志.大跨度桥梁抗震设计和振动控制的研究与应用现状[J].城市道桥与防洪，2002，04：7-12+5.

[2]杨孟刚.磁流变阻尼器在大跨度桥梁上的减震理论研究[D].中南大学，2004.

[3]李悦.强震作用下动水压力对深水桥梁动力性能的影响研究[D].北京科技大学，2010.

[4]苏键.叠层橡胶支座力学性能和高架桥及高层隔震结构地震响应研究[D].湖南大学，2012.

[5]朱巍志.自锚式斜拉—悬索协作体系桥合理成桥状态确定与若干问题研究[D].大连理工大学，2009.