韓沂樹

（煙臺(tái)市公路勘察設(shè)計(jì)院，山東煙臺(tái)264000）

橋梁抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

韓沂樹

（煙臺(tái)市公路勘察設(shè)計(jì)院，山東煙臺(tái)264000）

公路交通運(yùn)輸在抗震救災(zāi)行動(dòng)中扮演著十分重要的角色，是搶救人民生命財(cái)產(chǎn)和開展震后修復(fù)工作的重要渠道，所以在橋梁建設(shè)過程中，需要對(duì)橋梁抗震設(shè)計(jì)的要點(diǎn)進(jìn)行分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)抗震設(shè)計(jì)中存在的不足，強(qiáng)化橋梁的抗震能力。論文從地震對(duì)橋梁的破壞形式和破壞原因入手，對(duì)橋梁的抗震設(shè)計(jì)原理及抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行分析，解決抗震設(shè)計(jì)中存在的問題。

橋梁；震害形式；震害原因；設(shè)計(jì)要點(diǎn)；設(shè)計(jì)方法

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.11.114

1 引言

近年來，各種自然災(zāi)害給人民的生命財(cái)產(chǎn)帶來了許多損失，尤其是地震災(zāi)害，所以做好防震救災(zāi)工作越來越重要[1]。地震過后，橋梁的損壞很嚴(yán)重，進(jìn)而影響了災(zāi)后抗震救災(zāi)的及時(shí)進(jìn)行。為了使得橋梁的抗震強(qiáng)度及穩(wěn)定性得到保證，在設(shè)計(jì)階段要對(duì)其抗震能力進(jìn)行嚴(yán)格要求，并且深入研究橋梁的抗震性能，以保證橋梁工程的良好抗震能力，發(fā)揮其交通樞紐的作用。

2 橋梁震害的表現(xiàn)形式和原因分析

2.1 主要震害表現(xiàn)形式

2.1.1 橋臺(tái)震害

橋臺(tái)震害的表現(xiàn)：橋臺(tái)連同路基向河心發(fā)生移動(dòng)，隨之引起樁柱式橋臺(tái)的樁柱，產(chǎn)生傾斜和開裂，情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)折斷；重力式橋臺(tái)的胸墻產(chǎn)生開裂，臺(tái)體出現(xiàn)下沉和移動(dòng)；橋頭引道發(fā)生沉降，翼墻同時(shí)產(chǎn)生開裂[2]。

2.1.2 橋墩震害

橋墩震害主要表現(xiàn)：橋墩發(fā)生沉降、傾斜、移位，墩身出現(xiàn)開裂、剪斷破壞，位于受壓緣處的混凝土崩潰，內(nèi)部鋼筋逐漸裸露并且屈曲，橋墩與基礎(chǔ)的連接處出現(xiàn)開裂和折斷等破壞，如圖1所示。

圖1 橋墩震害

2.1.3 支座震害

由于支座設(shè)計(jì)沒有對(duì)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行全面考慮，沒有充分準(zhǔn)備連接構(gòu)造和支擋等措施，以及支座形式、材料不足等一些因素，都會(huì)引起支座發(fā)生較大幅度的滑移和變形[3]。

2.1.4 梁的震害

主梁墜落是一種非常嚴(yán)重的橋梁震害，其發(fā)生的原因是多方面的，橋臺(tái)、橋墩傾斜、倒塌，支座破壞，梁體碰撞，相鄰墩間發(fā)生過大相對(duì)位移等都會(huì)引起落梁。

2.1.5 地基與基礎(chǔ)震害

地基與基礎(chǔ)震害在修復(fù)階段很難重新利用，情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起橋梁的整體倒塌。地基與基礎(chǔ)震害主要表現(xiàn)為地層水平移動(dòng)、下沉和斷裂[4]。

2.2 橋梁震害原因分析

橋梁的震害原因是多方面的，主要表現(xiàn)為：（1）橋臺(tái)或橋

墩失去穩(wěn)定性；（2）砂上液化和地基失效；（3）地震作用力出現(xiàn)；（4）橋梁結(jié)構(gòu)的造型、構(gòu)造或連接措施不妥善。

3 橋梁抗震的設(shè)計(jì)原理及抗震設(shè)計(jì)方法

3.1 抗震設(shè)計(jì)原理

抗震、隔震、減震3種方式相結(jié)合是現(xiàn)如今最為合理有效的抗震方式。目前，是以一定的假設(shè)條件為基礎(chǔ)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)計(jì)算的，雖然分析手段有所提高、理論有所完善，但是復(fù)雜的地震作用、橋梁結(jié)構(gòu)體系本身的復(fù)雜性和地基影響的復(fù)雜性都會(huì)導(dǎo)致理論計(jì)算結(jié)果和實(shí)際受力產(chǎn)生較大偏差。以下是不同的假設(shè)條件和設(shè)計(jì)原理的探討[5]。

3.1.1 靜力法

靜力法假設(shè)地震振動(dòng)和結(jié)構(gòu)物的各部分振動(dòng)相同，忽略橋梁結(jié)構(gòu)本身動(dòng)力特性對(duì)結(jié)構(gòu)所帶來的影響，將橋梁抗震問題的動(dòng)力計(jì)算轉(zhuǎn)化為靜力計(jì)算[6]。實(shí)際振動(dòng)時(shí)，物體只有滿足絕對(duì)剛性的條件才能認(rèn)為各個(gè)部分和地震振動(dòng)一樣，所以此法只對(duì)剛度很大的結(jié)構(gòu)適用，例如重力橋墩、橋臺(tái)，具有局限性。

3.1.2 反應(yīng)譜法

反應(yīng)譜法通過對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力特性分析，對(duì)各主振動(dòng)應(yīng)用譜曲線得到某強(qiáng)震記錄，進(jìn)行最大的地震反應(yīng)計(jì)算，統(tǒng)計(jì)組合主振型的最大反應(yīng)，求得整體結(jié)構(gòu)最大反應(yīng)值的近似值。

3.1.3 動(dòng)態(tài)時(shí)程分析法

動(dòng)態(tài)時(shí)程分析方法將大型橋梁結(jié)構(gòu)離散成有限元?jiǎng)恿τ?jì)算模型，該模型具有多節(jié)點(diǎn)、多自由度，輸入地震強(qiáng)迫振動(dòng)的激振，求解結(jié)構(gòu)反應(yīng)時(shí)程。

3.2 橋梁抗震設(shè)計(jì)方法

地震的發(fā)生具有不確定性、發(fā)生形式多的特點(diǎn)。在進(jìn)行橋梁的方案設(shè)計(jì)時(shí)，不僅僅要考慮功能、外觀以及靜力分析因素，還要充分考慮橋梁的抗震能力，選出優(yōu)良的抗震結(jié)構(gòu)形式。在進(jìn)行抗震概念設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于橋墩的形式、上下部的結(jié)構(gòu)連接處等薄弱部位以及孔洞連接部位的設(shè)計(jì)都要重視。此外，將橋梁的現(xiàn)場位置條件也考慮在內(nèi)，對(duì)方案進(jìn)行動(dòng)力分析和地震反應(yīng)評(píng)估，來測試方案能否達(dá)到規(guī)定的抗震等級(jí)。橋梁的整體抗震性能，采用配筋和構(gòu)造設(shè)計(jì)的方法來加強(qiáng)薄弱部位的剛度。所以，本文提出如下建議。

1)設(shè)計(jì)橋梁抗震時(shí)，對(duì)延性變形、結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等方面采用多級(jí)設(shè)防方式，確保橋梁抗震性能。

2）設(shè)計(jì)橋梁抗震時(shí)，抗震性能方面要加大研究力度，使結(jié)構(gòu)在建設(shè)過程中具備更強(qiáng)的適應(yīng)地震作用的能力[7]。另外，設(shè)計(jì)橋梁抗震時(shí)，對(duì)于結(jié)構(gòu)行為能力的設(shè)計(jì)要系統(tǒng)考慮。對(duì)于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的驗(yàn)算還是變位的，在進(jìn)行驗(yàn)算時(shí)，要采用被動(dòng)方式，從設(shè)計(jì)角度出發(fā)做到確保結(jié)構(gòu)的抗震能力得到增強(qiáng)。

3）設(shè)計(jì)橋梁抗震時(shí)，需要深化對(duì)抗震延性的研究。大量實(shí)例表明，地震發(fā)生時(shí)，許多高架橋都發(fā)生倒塌，這就需要加強(qiáng)對(duì)各種形式的橋墩和抗震支座的延性研究，達(dá)到有效提高抗震延性的目的，減少在地震過程中橋梁倒塌事故的發(fā)生。

4）當(dāng)對(duì)于地震區(qū)內(nèi)的橋梁進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，以地震區(qū)結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防為基本出發(fā)點(diǎn)，針對(duì)邊坡倒塌、地裂和砂土液化等對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)帶來的影響進(jìn)行深入研究，采用更為科學(xué)的抗震設(shè)防等級(jí)。

4 結(jié)語

地震作為常見的自然災(zāi)害，目前為止，還不能被準(zhǔn)確的預(yù)測，但我們能夠提前加強(qiáng)相應(yīng)的防范，減少其帶來的巨大損失。所以，在橋梁設(shè)計(jì)中，要將地震對(duì)結(jié)構(gòu)帶來損壞的規(guī)律進(jìn)行充分的分析，改變以前的傳統(tǒng)強(qiáng)度理論，采用更加適用的延性抗震理論。除了考慮橋梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度問題外，還要根據(jù)地質(zhì)環(huán)境條件來制定較為合理、科學(xué)和經(jīng)濟(jì)的抗震方法[8]。在施工建設(shè)過程中，強(qiáng)化質(zhì)量管控，將地震對(duì)公路橋梁的損害降到最低以保證人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。

【1】胡志剛,于長久.橋梁抗震設(shè)計(jì)及要點(diǎn)分析[J].路橋科技,2014(34): 240-240.

【2】王硯田,覃永明.橋梁震害分析與抗震設(shè)計(jì)[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化,2006 (10):68-69.

【3】郭穆春.公路橋梁抗震設(shè)計(jì)存在的問題及改進(jìn)[J].黑龍江交通科技,2014(8):93-93.

【4】鄧標(biāo),吳朝東.淺析城市道路橋梁設(shè)計(jì)的常見問題[J].城市建設(shè)理論研究,2011(9)：44-45.

【5】楊忠信.對(duì)目前城市橋梁設(shè)計(jì)中一些問題的探討 [J].科技信息, 2008(15)：60-60.

【6】秦小莉.對(duì)城市橋梁設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)的幾點(diǎn)建議[J].市政設(shè)施管理,2009 (1)：34-36.

【7】張文澤.道路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析[J].黑龍江科技信息，2013(12)：228.

【8】武芳,趙雷.市政橋梁結(jié)構(gòu)可靠性研究的現(xiàn)狀和發(fā)展[J].工程結(jié)構(gòu), 2013(8)：27-28.

Analysis on Aseismic Design Keys of Bridges

HAN Yi-shu
(Yantai Highway Survey and Design Institute,Yantai 264000,China)

Highway transportation plays a very important role in earthquake relief.It is an important way to save people's life and property and carryout post-earthquake rehabilitation.Therefore,in the process of bridge construction,the key points of aseismic design should be analyzed. We should find the shortcomings in aseismic design timely,and strengthen the aseismic capacity of the bridges.This paper starts from the earthquake damage forms and causes,and analyzes the principle and key points of aseismic design,in order to solve the problems in aseismic design.

bridge;earthquake damage form;earthquake damage cause;design key;design method

U442.5+5

A

1007-9467（2016）11-0028-02

2016-10-12

韓沂樹（1981～），男，山東煙臺(tái)人，工程師，從事路橋勘察設(shè)計(jì)研究。