周丹

摘要：随着我国经济的快速发展，公路工程的规模在不断扩大，而桥梁是公路工程的关键。我国是一个地震灾害发生率较高的国家，地震对桥梁的破坏不仅与建造桥梁所处的地形、地质有关，也与桥梁自身结构类型相关。下面就桥梁结构抗震设计的相关方面及抗震设防措施进行了简要阐述，意在为同行作参考。

关键词：桥梁结构；抗震设计；设防措施

1、桥梁震害原因分析

震害导致桥梁破坏的起因有两个方面：①桥梁受震破坏。地震对桥梁造成破坏主要是因为桥梁受震后产生水平与竖直振动，导致桥梁结构破坏，严重的话，会造成桥梁坍塌。②地表破坏。主要表现为：地裂会缩短或伸长桥梁跨度，或造成墩台下沉；强烈地震发生在陡峭山区亦或是软粘土、砂性土河岸附近时，将引起山石滚落或岸坡滑动，进而破坏桥梁结构；在浅层饱和疏松砂土处，地震作用还容易产生砂土液化，造成桥梁骤然下沉，严重的话，将导致桥梁倾倒。

2、抗震设防标准解析

抗震设防标准是桥梁抗震设计中的首要问题，同技术性、经济性相关，主要涉及到桥梁的重要性分类、抗震设防目标及设防地震动。我国现在的公路桥梁抗震设计中的设防地震动标准偏低且仅有一级水准，加之我国当前现行的《公路工程抗震设计规范》于1980年末发布，至今已有20多年的历史，由于当时对结构地震的反应规律认识有限及我国经济的发展水平不高，导致此规范在抗震设计理念和设计方法上均有一定的不足，而当前国际上产生一些诸如计算方法、抗震要求及抗震设计理念等新的理论，进一步要求我国应加快修订与完善相关设计规范的工作进程。

3、桥梁抗震设计理念

消震是通过减弱震源振动强度达到减小结构振动的方法。由于震源难以确定且规模宏大，目前还没有行之有效的措施将震源强度减弱到预定水平。

冲击减震是依靠附加活动质量与结构之间的非完全弹性碰撞达到交换动量和耗散动能而实现减小结构地震反应的技术。实际应用时，一般在结构物的某部位悬挂摆锤，结构振动时，摆锤撞击结构，使结构振动衰减。

耗能减震是通过采用附加子结构或一定的措施，消耗地震传递给结构的能量。由于耗能装置消耗掉一部分能量，所以结构本身所需消耗的能量就减小了，即意味着结构反应减小。从力学观点看，耗能装置的作用相当于增大结构阻尼，从而使结构反应减小。

隔震是通过某种装置，将地震动与结构隔开，来减弱或改变地震动对结构作用的强度或方式，要达到这个目的，可通过延长结构的基本周期，避开能量集中的范围，从而降低结构的地震力。但通过延长结构周期以达到折减地震力，必然伴随着结构位移的增大，为控制过大变形，可通过在结构中引入阻尼装置，以增加结构的阻尼来减小结构的位移，还可同时降低结构的动力加速度。

4、抗震设计注意问题

4.1桥梁减震设计

①对斜桥而言，在高烈区，其抗震性偏低，抗推刚度极大且桥墩的基本周期动力放大系数同样很大，这势必会加剧桥梁震害；同时发生地震时，桥台处河岸不够稳定，有向河心偏移趋势，缩短桥长，造成桥孔产生错动，使墩台台身发生开裂甚至折断的现象。如果地基条件允许，可采取T型或U型台身，这种形状具有较高的抗推刚度，整体性也很强。②在大跨径桥梁设计过程中，尤其是高烈度地区，纵向梁间应布置效能设施，而且所设计的设施应有较强的强度且能够达到满足梁端唯一的要求。③相比较于不等跨桥梁，对称性的结构刚度更有利于抗震，不容易产生震害。在桥梁墩身高度差距过大的情况下，不仅相对矮的桥墩上会产生较大的水平地震力，在大跨径桥孔的桥墩上同样会产生极大的地震力。因此在设计方面，应尽量避免选用此类型的桥型。④当在可能产生地震液化现象的地基上建造桥梁的情况下需采用深基础，让桩与沉井穿透可能液化土层，埋入较稳定密室的深层土质。加强桥体下部支撑梁板亦或采取满河床铺砌，最大程度上维持四铰框架结构，防止墩台在发生震害时产生移动。

4.2桥梁抗震设计

①在桥梁抗震设计中，总体设计是基础工作，而选择桥位是总体设计过程中的核心工作。在桥位的选择过程中，应选择比较坚硬的场地，如：硬黏土地基、坚实碎石地基等都是相对理想的桥址地点，尽量避开松软土地、不稳定坡地及极松软的黏土地基。同时在设计中，应避免跨越地质断层，如有必要还应进行安全性评价；②桥孔需要选择有利于抗震的等跨布置，并且最好避开大跨与高墩的结合；应做到体形相对简单、自重轻及质量和刚度均匀分布，同时方便施工；③在桥梁抗震设计中，桥梁选型也是一个关键程序。桥梁选型应结合多种因素，如：工程规模、地形与地质条件及震害经验等进行综合地考虑，同时采用经济上合理、技术上可行的桥梁结构体系，确定最佳桥型，确保桥梁抗震总体设计最优。

5、相关抗震设防措施

加强桥梁的防落梁的构造。无论是何种桥型都应对地震情况下的桥梁结构水平运动进行充分考虑，布设足够强大的横向限位构造。结合当前的设计现状，我国绝大多数的设计院在设置挡块的过程中，通常设置的尺寸宽在20～30cm，钢筋只配到12mm。

支座形式与布置方式。长期以来，我国对支座选型没有较多的关注，常规桥梁大多采取普通的橡胶支座，但根据近年来我国某些地区震后的调查表明：普通橡胶支座破坏之后会使桥梁损伤加剧。因此在支座形式上，推荐根据桥梁设防的要求采用合理的支座类型。基本地震动峰加速度峰值≧0.1g地區，建议选用减震型橡胶支座。另外，支座布置的合理与否极为重要。连续桥梁设置固定支座后，要注重考虑固定支座设置对抗震的负面影响，最好不要选用一个固定支座，其余墩是活动支座的布置方式，应充分考虑各墩水平受力的均衡分担。

柱式桥墩的合理设计。在桥梁设计中，柱式墩较为常见的结构形式。在抗震设计中，推荐采用抗震性能较强的矩形墩；同时应注重桥墩间的横梁设置，其刚度最好不要过大，防止弱柱强梁的现象。结构刚度的均衡时设计的总原则，能力保护是另一个设计原则。为使结构体系中的延性构件同能力保护构件产生强度等级差异，保证结构构件不形成脆性破坏，在延性细部构造的设计过程，要确保墩柱纵筋与箍筋形成整体性骨架，在混凝土横向膨胀与纵向受压的情况下，箍筋对纵筋的约束作用至关重要，纵筋给与混凝土的约束延性作用同样很大，因此各国规范对纵筋配筋率的要求均有所提高。桥墩是支撑桥梁主体的重要构件，鉴于桥梁结构下柔上刚，致使桥墩很容易产生破坏，主要表现在墩身开裂、剪断。我们要按照抗剪计算对箍筋进行配置，采取合理的箍筋间距，考虑箍筋的搭接构造细节。

6、结语

综上所述，对桥梁结构抗震设计相关问题进行分析具有极其重要的现实意义。在常规性桥梁结构设计中，第一，要达到震害发生时桥梁上部构造横向位移的要求，选用合理的支撑长度并采取防落梁结构措施；第二，要考虑支座的类型及合理的布置；第三，考虑桥墩的延性构造细节。同时为应对频发的地震灾害，桥梁设计相关人员应特别注重桥梁抗震设计工作，运用自身所学专业知识与实践经验，加强桥梁结构抗震能力，降低地震灾害造成的不利影响。

参考文献：

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[2]张晏文/李敬超/普琼达娃：《谈基于性能的结构抗震设计理论》[J]山西建筑，2013（08）

[3]张明/肖光辉/李春宝：《地下结构抗震设计方法的比较与选择》[J]门窗，2013（02）