桥梁工程中抗震设计问题研究

桥梁工程中抗震设计问题研究

唐元鹏

青州弘正建设工程质量检测有限公司山东潍坊262500

摘要：众所周知，地震具有突发性与毁灭性等特点，在社会经济及交通业高速发展的背景下，对于桥梁工程，使用具有合理性及科学性的抗震设防措施便有着实质性的作用及价值。通过查阅与桥梁震害相关的资料，发现：在遭遇震害后受到毁坏较少的是桥梁上部结构；而遭遇破坏较为严重的则是桥梁的上部结构[1]。而桥梁结构体系当中，抗震性能最弱的便是桥梁支座，支座产生震害情况极为常见。显然，如果没有抗震设防作支撑，那么诸多桥梁工程将会存在极大的安全隐患。

关键词：桥梁；抗震；设计

1桥梁震害原因分析

1.1地震作用对桥台和桥墩等薄弱部位的破坏

桥台是桥梁两侧岸边的支撑部分，一般是在岸边的原域填土上，用钢筋混凝土修建三角形或矩形的支台，这是地震作用的薄弱部位，因为桥台的路基高且三面临空，振动大，桥台和下面土的刚度不同，有相互作用，土体本身在地震中会产生液化，震陷破坏，桥台受地震的振动或场地砂土液化影响，填土滑移，滑移土体对桥台产生巨大推力，致使桥台发生破坏。桥墩是支撑桥身的主要构件，其震害主要包括桥墩的断裂，剪断和裂缝，另外还有因桩柱埋入深度不够等原因遭受破坏。

1.2支座破坏

在地震力的作用下，由于支座设计没有充分考虑抗震要求，构造上连接与支挡等构造措施不足，或由于某些支座形式和材料上的缺陷等因素，导致了支座发生过大的位移和变形，从而造成如支座锚固螺栓拔出、剪断、活动支座脱落及支座本身构造上的破坏等，并由此导致结构力的传递形式的变化，进而对结构的其他部位产生不利的影响。

1.3地基失效造成的破坏

地震中大部分桥梁倒塌是由于地基失效和砂土液化造成的。砂土液化通常是指饱和粉细砂，在地震的作用下失去抗剪能力，变为流动状态。由于桥址地基失去承载力，使得位于上部土层的桥墩倾斜、滑移、危害不小。在强震作用下，土体结构被扰动，强度降低，孔隙水压力增大，从边界排出，软粘土被压密，发生软土震陷，产生不均匀沉降，这种不均匀沉降引起内力重分布可导致结构特别是超静定结构破坏乃至倒塌。

1.4构造措施不当

构造措施不当原因引起破坏桥梁结构的震害还表现在如结构构造及连接不当造成的破坏、桥台台后填土位移过大造成桥台沉降或斜度过大造成桥墩台承受过大的扭矩而引起的破坏等。

2桥梁工程抗震设计要点

2.1采用适当的平立面

如何对一个桥梁工程项目实施建筑布局与结构布置？这通常与桥梁的平立面直接相关。有数据表明，简单、规则的桥梁结构其抗震能力普遍较强。这是因为复杂式桥梁结构在地震发生时内部构件的强度与刚度形不成一致规律，导致结构扭转非常明显。因此，在对桥梁工程的抗震设计中务必加强措施，尽可能遵循建筑物的均匀对称原则，避免采用不规则的建筑方案，从总体上降低桥梁的刚度偏心率，并准确无误地计算出相关的地震反应数据，这有利于在必要的情况下采取抗震措施和细分处理措施，保障在地震作用下，受力有明确、直接的传递途径。

2.2选择有利场地

在桥梁内部实际配筋计算时，桥梁板按单向板力学模型进行配筋计算，上部负筋通常按照跨复杂性，首先需要通过概念抗震设计来间接实现“大震不倒”，桥梁的抗震概念设计与计算设计同等重要。由于施工场地的地质环境不同，桥梁结构在地震中的反应也是不尽相同的。因此，在有选择的情况下，选择一块有利于抗震的场地开展施工，很大程度上可以减轻地震所造成的损害。在选择建筑场地之前，首先根据建筑场地的地质状况及建筑结构的需求，分析出哪些是有利地段，哪些是不利地段，无论何时都不要在危险地段上进行建设，以免造成不必要的人员伤亡与财物损失。此外，还要尽可能地错开地震周期与在建项目的自振周期，用以防止桥梁结构产生共振损坏。

2.3保证结构构件的延性

桥梁结构的地震破坏源于地震动引起的结构振动，因此抗震设计要力图使从地基传入结构的振动能量为最小，并使结构具有适当的强度、刚度和延性，以防止不能容忍的破坏。所谓的结构的延性，就是在承载力没有明显减小的情况下，结构所能产生非弹性变形的能力，其很大程度上体现了结构的变形能力。有必要说明的是：在地震作用下，结构的延性直接影响着桥梁能否在灾难中屹立不倒，所以结构的延性在某些意义上等同于结构的强度，二者都是建筑抗震设计中所要考虑的重要指标。那么怎么样在地震作用下使桥梁的钢筋混凝土展现出结构的延性呢？这应该尽量地将塑性变形集中作用于延性较好的构件上。良好的延性对桥梁结构的作用无疑是肯定的，一方面它能有效地降低地震作用对桥梁的影响，另一方面还能吸收地震能量，防止建筑结构的倒塌。

2.4增强桥梁的整体性

桥梁作为许多细节构件连接而成的整体，是一个具备空间刚度的结构体系，其能否承受地震惊人的破坏力量，全看各构件间能不能实现协调工作、有机地形成一个整体。所以说，桥梁的整体性能不但是建筑抗震的首要条件，还是桥梁抗震设计中的重点内容。一般来说，钢筋混凝土现浇梁板的整体性能好，在适当位置布设构造柱，并配置相应的构造钢筋，不但能够消除滑移、散落等问题，加强桥梁梁板的刚度值，还能适当放宽对桥梁的平面要求，对于桥梁的层间变形，也非常容易控制。

3结语

综上所述，桥梁工程抗震设计是一个完整、系统的过程，是衡量桥梁工程结构设计是否符合要求的重要指标之一。作为一名桥梁工程设计人员，在对桥梁的抗震设计当中，应秉着认真负责的态度，细心分析桥梁结构中每个构件和各组成部分可能存在的问题，致力于设计出抗震性强、实用性高、经济性好的桥梁。

参考文献

[1]胡献竹.基于风险的大型桥梁工程抗震设防标准决策[J].科技资讯，2012，09：47-52.

[2]唐光武.兰海燕.中国公路桥梁抗震设防标准的发展和评价[J].公路交通技术，2011，06：39-43.

[3]邹勤.马玉宏.崔杰.近海隔震桥梁基于性态的抗震设防标准[J].自然灾害学报，2014，01：57-63.