王林飛

（山西省交通規(guī)劃勘察設計院有限公司，山西 太原 030032）

0 引言

抗震設計是橋梁工程設計中一項重要內容，設計的合理性會對橋梁工程的整體質量造成直接影響。因此，設計人員在進行抗震設計時要充分考慮橋梁工程防震目標，確保最終設計的合理性。

1 橋梁抗震設計方法

1.1 靜力法

靜力法就是將橋梁工程質量與地震加速相乘產生的慣性力作為作用在結構上的外力，完成外力抗震設計。靜力法是橋梁抗震設計最早使用的一種方法，該方法對設計人員來說，內容簡單，計算容易，理解難度小。需要相關工作人員注意的是，該方法要建設在橋梁結構的各個部分在地震時都不會發(fā)生變形基礎上，橋梁工程結構需要具有無窮大剛度，只有這樣，在具體設計時，才能忽略發(fā)生地震之后橋梁結構的動力特性，這也就導致該方法在具體應用期間，經常會得到錯誤結果[1]。而以靜力法為基礎，提出了震度法，該方法在具體應用施工時，將橋梁結構重力10%作為地震水平荷載[2]。

1.2 反應譜法

隨著人們對地震運動研究的不斷深入，加強了對地震波的觀測，開展了相應分析工作，科研人員在對橋梁工程抗震設計時，不考慮動力特性做法顯然不合實際的，在此背景下，反應譜法逐漸發(fā)展起來，而且得到了人們的關注。當橋梁結構遭受到多個方面地震作用影響時，進行抗震設計時采用反應譜法，需要綜合考慮不同方向地震作用相互組合[3]。目前，橋梁抗震設計人員要通過對經驗方法進行應用，將不同方向地震作用組合到一起。

采用反應譜法能夠靈活地將橋梁工程的結構動力問題轉變?yōu)榻Y構靜力問題，方法應用起來簡單，理解容易，而且需要較少時間和計算，從而獲取到較為精準的結果。需要注意的是，反應譜法應用也存在一定缺陷，主要體現在以下幾個方面：

（1）反應譜法只適合應用在橋梁結構處于彈性狀態(tài)下，只有在這一狀況下，采用反應譜法才能保證最終設計的橋梁工程穩(wěn)定性，避免發(fā)生地震時，橋梁工程遭受到毀滅性破壞。

（2）采取反應譜法無法精準體現橋梁工程結構在地震作用下的真實反應過程，其只能夠得到地震作用下橋梁工程的反應最值。

（3）如果橋梁工程結構遭受到不同方面地震作用影響，若采取反應譜法，需要考慮振型組合問題，只有這樣才能保證最終設計的合理性。

1.3 時程分析法

該方法在具體應用期間，能夠采取輸入適合地震加速度，采用多節(jié)點度、多自由結構模型，構建振動方程，采取逐步積分方式對方程進行求解，從而獲取到各個時間點的具體反應特性值，針對橋梁工程由開裂到破壞整個過程受力具體情況的分析，獲取到相應數據。從大量橋梁工程抗震設計情況來看，時程分析方法應用起來要比反應譜法更加準確，但是，時程分析方法應用時，計算起來更加復雜，地震運動速度輸入具有不確定性，而且會消耗大量時間，這也就使該方法主要作為反應譜法的校核與補充。

1.4 功率譜法

該方法在具體應用期間就是將地震作為一段時間內出現的隨機過程，利用平穩(wěn)功率密度函數，完成對地震運動情況描述的一種抗震設計方法。功率譜法通過應用地震運動加速度平穩(wěn)功率譜，完成對橋梁工程結構的振動分析，進而達到橋梁工程結構平穩(wěn)功率譜方程和密度函數，設計人員通過對方程和函數進行應用，完成對橋梁工程結構在地震情況下，發(fā)生的最大位移值的計算。與反應譜法相比，功率譜法適合解決不同地面各個節(jié)點在發(fā)生地震之后，運動各不同的問題，需要注意的是，該方法不適合在結構非線性分析中應用。

2 Pushover 方法在雙圓柱墩橋梁抗震設計的應用

2.1 Pushover 方法原理

Pushover 方法是雙圓柱橋墩抗震設計中一項先進方法，該方法在具體應用期間，就是對結構施加水平力，進行結構抗震分析，是一種非線性方法。該方法的主要原理就是依據橋梁工程具體情況，向結構分析模上施加外力，再依據規(guī)律向結構分析模型上施加遞增側向荷載，從而讓橋梁工程結構可以從彈性狀態(tài)朝著塑性狀態(tài)方向轉變，此時，結構分析模型控制點位移會隨著時間推移不斷加大，直到控制點位移達到設定的位移目標為止。設計人員通過對Pushover 方法的應用，能夠依據達到目標位移時模型的具體狀態(tài)情況，完成對橋梁工程中各項結構的分析，確定最終設計結構抗震性能夠達到要求標準。

2.2 Pushover 方法的假設

隨著人們對橋梁工程抗震設計研究的不斷深入，Pushover方法得到了廣泛應用，特別是在雙圓柱橋墩抗震設計中取得了不錯的應用效果。但是，從實際應用情況來看，Pushover 方法理論基礎還存在一定不合理之處，這對其應用造成了一定約束。針對Pushover 方法應用，要基于下列假定開展：

（1）橋梁結構第一振型直接決定了結構地震的具體反映情況。

（2）橋梁工程結構在高度方向發(fā)生變形情況，要由在發(fā)生地震之后，橋梁結構地震作用不變形狀向量進行表示。

在對Pushover 方法進行應用時，要以上述假定為基礎開展，能夠轉變橋梁工程中的多自由度結構，使其變?yōu)閱巫杂啥冉Y構。從具體情況來看，多數橋梁工程結構的第一階振能夠精準體現橋梁工程結構遭遇到地震時的具體反應。由此可見，在基本假定范圍內，采用Pushover 方法開展結構抗震設計是合理的。

2.3 Pushover 方法的具體實施步驟

在雙圓柱墩橋梁抗震設計應用Pushover 方法，為了保證最終設計的合理性，要采取下列步驟實施：

（1）依據橋梁具體情況，進行結構模型建設，在該過程中，要選擇與實際情況相符的便捷條件，將塑性鉸設置在容易出現變形的部位。

（2）根據具體情況，向模型結構施加自重，同時將上部結構的荷載在豎向方向上完成傳輸。

（3）針對橋梁工程的模型結構情況進行分析，明確側向加載模式，向結構施加水平方向荷載，荷載要為單調遞增，而且要采用第一振型精準表示橋梁工程結構遭受到地震后的反應。

（4）計算橋梁結構模型上部結構在豎直方向上傳遞的荷載、模型自重以及側荷載作用，從而明確結構是否已經處于屈服狀態(tài)進行。

（5）重復步驟（1）～（4），直到最終加載結構塑性鉸發(fā)生屈服為止。

（6）對獲取到的成果進行整理，通過對計算機軟件進行應用，獲取到結構基地剪切和控制位移間關系曲線，依據最終整理成果，完成結構抗震性能分析。

3 結語

地震是一項無法預測的自然災害，其會對人們的財產和生命造成威脅，強烈地震不僅會導致建筑倒塌，引發(fā)交通癱瘓，更可能對人民群眾的生命財產安全造成影響。因此，必須要做好橋梁抗震設計，提高橋梁結構穩(wěn)定性，為人們提供良好交通環(huán)境。