池旭海

【摘要】橋梁設計時需保證其可靠安全性，防止橋梁受到地震的影響而遭到破壞，出現(xiàn)嚴重破壞。所以，在地震多發(fā)區(qū)域架設橋梁時，須保證其具備一定的抗震性。力求保證橋梁在經(jīng)歷地震之后，還能保持其基本功能，盡量減少地震所帶來的危害，以便日后修復。本文主要對橋梁結(jié)構震害成因與抗震設計措施進行分析研究。

【關鍵詞】橋梁工程；結(jié)構；抗震；設計

1、橋梁震害分析

根據(jù)大量研究與調(diào)查我國震例以及橋梁結(jié)構抗震性能可發(fā)現(xiàn)，我國橋梁震害主要有如下幾種：

（1）地基基礎破壞。導致地基破壞原因通常是因為穩(wěn)定性差、不均勻沉降等，而這都有可能會導致出現(xiàn)地層下沉、斷裂以及水平滑移等現(xiàn)象進而對結(jié)構物造成破壞。地基破壞以及基礎破壞息息相關，如若地震影響到結(jié)構周圍地基，則會降低結(jié)構強度，極易導致基礎滑移或沉降情況發(fā)生，還可能致使傾斜或是剪斷等情況出現(xiàn)，嚴重的還會導致墩臺折斷、傾斜或是倒塌。

（2）橋臺沉陷。地震出現(xiàn)時，如無完全固結(jié)橋臺及其后填土，則縱向壓力及被動土壓力會變大，并逐步由橋臺移動至橋跨方向。

（3）墩柱破壞。該現(xiàn)象往往是因為彎曲強度小、剪切強度小以及彎曲延性差等原因?qū)е?，而其往往會引發(fā)連鎖反應。

（4）支座破壞。受到地震作用力影響，支座錨固螺栓可能會出現(xiàn)剪斷、拔出等情況，從而改變了結(jié)構力傳遞方式。

2、地震對橋梁的破壞性分析

地震所引起的地面振動是一種復雜的運動，它是由縱波和橫波共同作用的結(jié)果。在震中區(qū)，縱波使地面上下顛動，橫波使地面水平晃動。地震是自然界中一種突發(fā)性的嚴重災害，具有典型的偶然性和短暫性。

（1）場地和地基的破壞作用

當?shù)卣鸢l(fā)生時，首先是場地和地基破壞，從而產(chǎn)生橋梁破損并引起其他災害。地震發(fā)生后，橋梁的破壞形式一般表現(xiàn)為：橋臺錐體、墩周鋪護開裂，甚至滑移；墩臺身位移，支座錨栓剪斷，嚴重時產(chǎn)生落梁現(xiàn)象；砂土液化，橋墩下沉；墩臺身開裂，嚴重時橋梁倒塌。

（2）場地的振動作用

場地的振動作用是指由于強烈的地面運動引起橋梁的振動而產(chǎn)生的破壞作用。強烈的地面振動是引起橋梁破壞的最普遍和最主要的原因，同時也是引發(fā)其他地震破壞如地基失效、滑坡和坍塌等的外部條件。

3、橋梁結(jié)構抗震設計

在經(jīng)濟發(fā)達的現(xiàn)代社會，人口密集，地震災害的出現(xiàn)不僅帶來了巨大的經(jīng)濟損失，還嚴重威脅著人們的生命安全。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展以及綜合實力的大幅度提高，在目前橋梁建設與規(guī)劃過程中，對橋梁結(jié)構抗震性能越來越為重視。在不斷提升的理論分析與實踐積累過程中，為了提升橋梁結(jié)構的抗震性能，降低地震造成的損失，不斷了對抗震設計規(guī)范進行了修訂與完善，以此規(guī)范橋梁結(jié)構抗震設計，全面提升我國橋梁抗震能力，從而實現(xiàn)橋梁更高的社會價值與綜合效益，為我國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展奠定牢固的基礎。

3.1對橋梁形狀進行合理設計

直線形的橋梁形狀是較為科學的形狀，并且還需保證各橋墩柱高度相同，從而可以切實維護橋梁的穩(wěn)定性和牢固性。不僅如此，一般斜橋或彎橋其結(jié)構形狀是彎曲的，所以一旦發(fā)生地震地質(zhì)災害，則極易產(chǎn)生變形，加上情況較為復雜，大大增加修復橋體困難。并且，因為不是直線形橋，其橋墩柱高度都有所不同，這就導致其受力均衡受到影響，如若出現(xiàn)不平衡受力情況，則會對橋墩柱的牢固度造成影響。

3.2整體科學布局

一個良好的整體結(jié)構有助于橋梁獲取較理想抗震性能，為此筆者建議設計單位應當做好整體科學布局。

（1）上部結(jié)構應采取連續(xù)性整體結(jié)構，無條件時應加強橫向聯(lián)系。

（2）科學的設置橋梁跨度，避免出現(xiàn)不合理的橋跨組合。同時為了讓橋梁在強震作用下能夠使得各橋墩柱合理承受震動災害力，設計人員應在各墩柱部位采取彈性支座，保證它們強度滿足規(guī)范要求。

（3）橋梁基礎推薦選用樁基礎，經(jīng)計算滿足摩擦樁或端承樁的承載力要求，考慮地震作用，達到配筋要求。

（4）在地震頻發(fā)區(qū)域橋梁設計中還需重點考慮落梁問題，對此在其設計上設計人員應當在方案中選擇適宜的落梁控制結(jié)構。

3.3現(xiàn)階段比較流行的抗震設計

（1）抗震支座（圖1）

抗震支座是目前使用最多的一種抗震方法。該方法能有效提高橋梁柔性和阻尼，進而減輕地震對橋梁的作用力。主要工作原理是：使用抗震支座與墩、臺接觸面，來提高結(jié)構的柔性及阻尼。目前通過大量工程實踐得出，該方法效果較好，且性能比較穩(wěn)定，可以長期作為橋梁抗震方案的選擇。此種方法可以有效降低水平地震力對于橋梁的作用，徹底減輕地震對橋梁的傷害，保證橋梁安全運行。同時亦采用抗震支座和阻尼器結(jié)合來提高抗震性。兩者可以結(jié)合在一起，共同提高橋梁的抗震性能。

（2）抗震錨栓（圖2）

抗震錨栓是一種增強梁體與墩臺結(jié)構聯(lián)系的結(jié)構，通常由簡單的鋼筋或復雜的型鋼組合來實現(xiàn)。其抗震的效果雖不如抗震支座，但工藝較簡單，工程經(jīng)濟性較好，采用較為廣泛。

（3）防落梁設施（圖3）

防落梁措施是一種比較寬泛的說法，其表現(xiàn)形式跟抗震錨栓類似，一般實現(xiàn)形式為鋼結(jié)構防落梁擋塊或混凝土擋塊來實現(xiàn)，工程經(jīng)濟較好，采用較為廣泛。

結(jié)語：

地震力是一種復雜的作用力，設計過程中往往采用多種措施綜合使用才能收到較好的效果，這點在橋梁設計中尤其重要。因此我們在橋梁設計過程中更要認真分析結(jié)構的地震響應和特性，設計有效的抗震措施以達到結(jié)構的防震和抗震效果，以便提高和完善橋梁結(jié)構物的抗震性能，這對交通運輸行業(yè)的經(jīng)濟性和社會效應性同樣有益。

參考文獻：

[1]《公路工程抗震規(guī)范》JTGB02-2013

[2]《公路橋梁抗震設計細則》JTG/TB02-01-2008