马鹏

摘 要：回顾近年来发生的自然地质灾害，山区地震灾害的发生率最高，地震灾害导致的经济损失几乎是不计其数，造成的人员伤亡也非常惨重， 公路桥梁在抗震救灾中担负着物质、人员运送的重要作用，因此必须积极做好公路桥梁施工建设的抗震加固。在简述桥梁震害产生原因的基础上，对桥梁抗震设计进行深入分析，包括抗震概念设计、延性抗震设计和性能抗震设计，并提出几种常用的桥梁抗震与加固方法，可为实际的桥梁设计与加固提供参考。

关键词：山区高速公路桥梁;抗震设计;加固设计;墩柱结构

引言

地震对桥梁的影响和破坏产生的危害较大，为尽可能减少桥梁震害， 提高桥梁整体的抗震能力，需要在做好抗震设计的基础上，采用合理有效的抗震及加固技术，从根本上保证桥梁安全，并延长桥梁的使用寿命。

1山区高速公路桥梁的主要震害

1.1桥墩和桥台的震害

山区所具备的较为特殊的地质情况以及地质结构，使得在进行山区公路建造时，桥梁的桥台以及桥墩高度高于常规桥梁的高度。在桥梁结构中，桥台和桥墩主要承载桥梁的上部结构，并将来自上部结构的力量传递给桥梁的地基基础，并且桥台和桥墩还承受着一些来自水平方向的剪切应力。发生地震时，剪切应力以及铰力就会对墩台产生一定的破坏作用。针对不同的墩台类型，如刚性墩台当发生地震时上部结构会出现位移，而墩台在水平作用力下会出现变形，随着地震的持续，在往复的水平作用力下，墩柱就会出现变形垮塌导致桥梁坍塌。有时会采用柔性墩台的桥梁在地震的反复水平作用力下，墩台的连接部分会出现塑性铰，这种力量会使得混凝土在持续不断的地震作用下出现崩裂和坍塌，最终失去承重能力。

1.2梁和支座的震害

一种是因为地震使梁板出现了较大位移，另一种是梁板本身的结构出现了严重的破损。第一种情况是地震导致梁板较大的位移，因地震的不规则晃动，梁板的位移会包含横向及纵向甚至扭曲的位移，这种位移较常出现在桥梁的连接处伸缩缝等位置。当桥梁在地震过程中其梁板位移超过了桥梁设计所能承载的最大位移，这时梁板就有可能移动到支撑其墩柱的外侧发生梁板掉落，最终引发桥梁崩塌。桥梁的上部结构以及下部结构通常由支座进行支撑和连接，当发生较为严重的地震时，梁体就会出现较大的位移，使得桥梁上部产生的巨大作用力传递给支座，当这种力超过支座所能承受的外力时，支座就会出现变形。导致支座出现变形或严重损害，其主要原因是在桥梁设计过程中，没有将科学的防震等级问题纳入桥梁设计考量内容，当出现较为严重的地震时，会在强大的剪力作用下出现脱落的情况。

2公路桥梁抗震设计与抗震加固措施

2.1抗震概念设计

因地震的发生具有不确定性，而且结构计算模型难免与实际情况存在很大差异，导致计算设计难以对结构自身抗震性能进行控制，所以不可完全依赖于设计计算，对桥梁结构而言，其抗震性能在很大程度上取决于概念设计。基于此，对桥梁工程进行方案设计时，不可只按照功能要求与结合静力分析结果确定方案，而是要充分考虑桥梁结构抗震性能，选择适宜的抗震体系。在开展抗震概念设计的过程中，应对桥梁上下部结构之间的连接予以高度重视，并做好桥墩形式选择与过渡孔部位的连接设计和塑性铰部位确定。为了使设计确定的结构能在实际情况下发挥出良好的抗震效果，还要进行必要的分析，包括动力特性分析与对地震反应进行评估，之后根据结构设计对其抗震薄弱部位予以分析，同时确定是否需要采用配筋或者是构造设计等方法来提高这些薄弱部位抗震性能。在完成了以上设计工作后，还要以分析结果为依据对体系综合抗震性能予以综合评判，以此确定是否需要对设计方案进行修改。

2.2性能抗震设计

性能抗震设计即以性能为基础的抗震设计，属于一种总体性的设计思想，是指通过设计使结构性能在受到各种地震作用后依然可以达到预期目标。完成性能抗震设计后，结构要在受到一定強度的地震作用后，产生的破损状态与造成的各方面损失都在允许范围之内，确保结构受地震作用影响后的功能依然能够维持与延续。性能抗震设计主要特点在于能使设计目标从最初的定性变为量化，使抗震设计从基本的保障安全变成地震后结构性能仍能保持，通过不同层次的设计，最大限度发挥设计的安全保障作用，最终满足业主提出的安全和性能要求。性能抗震设计主要涉及以下几方面内容：（1）确定危险源，并对其进行科学的定义;（2）确定结构受地震作用后可能产生的损伤及性能降低情况;（3）确定适宜的设计方法，如承载力、位移与能量设计方法。

2.3设计塑性铰区钢筋

由于此次桥梁工程中墩柱根部为桥梁预期塑性铰位置，要求加强对其的配筋设计，通过对设计图中主墩截面配筋图的分析能够看到箍筋纵向间距为18cm。因此在加箍设计过程中将箍筋纵向间距设置为10cm，由此提升桥梁结构延性。

2.4抗震加固

单排架柱抗震加固钢筋混凝土柱抗震加固的主要目的是提高其抗剪强度，特别是在纵向钢筋终接于中间高度而没有足够展开长度的桥墩上。这提高了柱的延性，因为可以避免过早的剪切破坏。但若仅提高桥墩的延性，则地震后桥墩处产生的残余位移可能增加。因此，还应提高抗弯强度。然而，桥墩抗弯强度的增加往往会增加从桥墩传递到地基的地震力。通过对各种类型基础的分析，发现当桥墩抗弯强度增长率小于2时，由于地震力的增加而导致的基础破坏可能并不显著。因此，建议在该限值范围内增加桥墩的抗弯强度，以免对基础造成严重损坏。针对这种要求，建议采用钢夹套进行抗震加固，并控制抗弯强度的增加，在现有柱周围使用钢套。在混凝土表面和钢套之间注入环氧树脂或补偿收缩砂浆。钢导管架和基脚顶部之间的桥墩底部有一个小间隙。这可以防止弯曲强度过度增加。为了以可控的方式增加柱的抗弯强度，在钢套底部提供锚定螺栓。它们被钻入基脚。通过选择合适的锚杆数量和尺寸，可以控制桥墩抗弯强度的提高程度，该间隙是引起柱底部弯曲破坏所必需的。矩形截面的桥墩周围也安装有H型梁，位于导管架的下端。这可防止纵筋膨胀，并保持导管架的限制作用。为了验证这种加固方法的有效性，可进行循环荷载试验，以检查竣工和加固钢筋混凝土柱的抗震性能。

2.5加强支座结构防震加固

针对桥梁工程加强纵向限位消能装置的设置，选择在支座、伸缩缝位置处，采用加固措施包括橡胶支座、布设弹性挡块等，避免桥梁工程运行过程中梁体出现较大位移而可能产生的风险。通过限位消能装置，减弱地震带来的能量对桥梁的不良影响，以此提升桥梁的抗震能力。

结束语：山区高速公路线路是山区经济和居民的生命线，由于山区地带桥梁项目比较多，当地震灾害导致桥梁坍塌，将会使山区与外界隔绝开来，这种现象既会加重山区人员伤亡和财物损失，也会对抗震救灾工作的有效开展形成严重负面影响，因此相关人员必须充分重视山区公路桥梁抗震设计，并重点研究抗震加固策略，借此确保山区公路桥梁抗震性能的优越性。

参考文献：

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[3]刘冰.公路桥梁设计要点及具体思路刍议[J].住宅与房地产，2019，4（22）：156.