現(xiàn)代城市橋梁抗震設(shè)計的若干問題

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我國的地理位置比較特殊，處于環(huán)太平洋地震帶以及歐亞地震帶之間，所以是一個地震比較多發(fā)的國家。地震所帶來的危害是我們有目共睹的，尤其是現(xiàn)在建筑事業(yè)迅猛發(fā)展，各個城市高樓林立，高架橋和立交橋橫架在城市中央，貫穿整個城市。所以，如果發(fā)生地震落梁破壞，后果可想而知。地震屬于一種自然現(xiàn)象，是不能避免的，那么要減少地震帶來的危害就只能通過合理抗震設(shè)防后，減輕結(jié)構(gòu)的地震破壞，避免人員傷亡，減少經(jīng)濟損失。橋梁作為城市建設(shè)的主體結(jié)構(gòu)，其抗震設(shè)計直接關(guān)系整個城市的公共安全，研究現(xiàn)代城市橋梁抗震設(shè)計是非常必要的。

一、橋梁的震害類型和特點

1、橋臺震害

橋臺震害的主要體現(xiàn)形式就是路基和橋臺一起向一個方向滑移，使橋梁的樁柱發(fā)生傾斜，導(dǎo)致折斷或者開裂。如果橋梁的橋臺屬于重力式橋臺，那么胸墻就會出現(xiàn)開裂，臺體發(fā)生移動。

2、橋墩震害

橋墩震害的主要體現(xiàn)形式就是橋墩發(fā)生沉降、移位或者傾斜，墩身出現(xiàn)開裂的現(xiàn)象，甚至被剪斷，一些受到壓力的混凝土結(jié)構(gòu)崩裂，露出鋼筋結(jié)構(gòu)，橋墩和基礎(chǔ)連接的地方斷開。

3、支座震害

支座震害的主要體現(xiàn)形式是支座的錨固螺栓剪斷或者拔出，支座本身受到破壞，所以傳力體系中斷，導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)的其他部位出現(xiàn)損害。

4、主梁震害

在所有橋梁的震害當(dāng)中，最嚴(yán)重的就是主梁墜落。導(dǎo)致這個震害發(fā)生的主要原因就是橋臺或者橋墩出現(xiàn)傾斜或者倒塌，一旦主梁墜落，就意味著橋梁完全被破壞，而且在墜落過程中還會殃及周圍建筑。

5、基礎(chǔ)震害

基礎(chǔ)震害會直接導(dǎo)致橋梁倒塌，一旦基礎(chǔ)被破壞，在地震之后橋梁也難以修復(fù)。造成基礎(chǔ)震害的主要原因是砂土液化，橋梁基礎(chǔ)的穩(wěn)定性低，不均勻沉降等。

無論是以上哪一種震害，都會導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，帶來不可估量的經(jīng)濟損失，甚至危害到人民群眾的生命財產(chǎn)安全，所以一定要做好城市橋梁的抗震設(shè)計。

二、城市橋梁抗震設(shè)計基本原則

合理的橋梁抗震設(shè)計要求橋梁具有良好的強度性能以及延性要求。具體原則如下：

1、選擇場地

選擇合適的建筑場地是保證橋梁抗震性能的前提，在選擇場地的時候要避免選在在地震過程中可能會出現(xiàn)地基失效的松軟區(qū)域，地基的基礎(chǔ)要相對堅硬，否則就會容易出現(xiàn)基礎(chǔ)震害。

2、保證橋梁的整體性

橋梁的整體性設(shè)計可以有效的降低震害，在設(shè)計的時候，橋梁的上部結(jié)構(gòu)要連續(xù)。一個良好的整體性橋梁設(shè)計可以增強橋梁的強度，在地震發(fā)生的時候還會減少零碎的掉落。整體性設(shè)計還有一個關(guān)鍵點，就是盡量設(shè)計成對稱的結(jié)構(gòu)形式，避免在強烈震動作用下，出現(xiàn)單側(cè)傾覆的現(xiàn)象。

3、提高橋梁的強度和延性

影響橋梁的抗震性能的兩大關(guān)鍵要素就是強度和延性。強度就是指橋梁的剛度性能，也就是受力性能。強大的剛度可以有效增加橋梁在地震中的受力限值，避免橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)彎曲。而延性是控制斷裂的有效方式。在抗震設(shè)計中，如果只注重強度設(shè)計，而忽略延性是錯誤的。在受力過程中，不能保證橋梁沒有一點位移，如果橋梁的延性夠大，輕微的位移根本不會導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破壞。

4、能力設(shè)計

橋梁的能力設(shè)計主要是對安全度差異的掌握，也就是針對不同位置的結(jié)構(gòu)構(gòu)件和其在地震中所承受的不同破壞形式確定它的強度安全度。這是避免地震中出現(xiàn)脆性破壞的最佳方式。

5、設(shè)置多道抗震防線

在橋梁的抗震設(shè)計中，為了安全起見，應(yīng)該設(shè)置多道抗震防線，保證在地震發(fā)生的時候，第一道防線破壞之后還有第二道、第三道防線在支撐，避免橋梁出現(xiàn)倒塌。

為了保證城市橋梁的抗震等級達到要求，在橋梁抗震設(shè)計中，應(yīng)該完全遵循以上設(shè)計原則。

三、我國城市橋梁抗震設(shè)計面臨的主要問題

目前，在我國的橋梁抗震設(shè)計中存在的一些主要問題就是橋梁結(jié)構(gòu)的整體性和延性不夠。如上所述，橋梁的整體性和延性是保證橋梁抗震性能的關(guān)鍵因素。整體性是提高橋梁強度的有效途徑，延性是防止橋梁在地震中出現(xiàn)完全或者斷裂的保障。我國的橋梁抗震設(shè)計中面臨的另一個問題就是強度試驗。橋梁結(jié)構(gòu)通常都比較龐大，面對這樣一個大型建筑，要對其進行強度性能測試是比較困難的。目前，我國還沒有一個特別完備的方法可以對建好的橋梁做整體性測試。

四、關(guān)于城市橋梁抗震設(shè)計的幾點建議

1、橋梁抗震概念設(shè)計

所謂橋梁的抗震概念設(shè)計是說設(shè)計人員在研究地震帶來的災(zāi)害的基礎(chǔ)之上，通過總結(jié)之前的一些設(shè)計經(jīng)驗以及設(shè)計原則，確定橋梁抗震設(shè)計的總體方案。正確的選擇材料、確定細節(jié)構(gòu)造，使橋梁的每一個環(huán)節(jié)都能環(huán)環(huán)相扣，合理配置，使其在地震中發(fā)揮整體效應(yīng)，達到最佳的抗震效果。

2、延性設(shè)計

目前，在我國的城市橋梁延性抗震設(shè)計中，對于延性的驗算經(jīng)常使用的準(zhǔn)則包括以下幾種：強度破壞準(zhǔn)則、能量破壞準(zhǔn)則、變形破壞準(zhǔn)則、基于低周疲勞特征的破壞準(zhǔn)則等。本文中筆者已經(jīng)針對延性在城市橋梁抗震設(shè)計中的重要性作了詳細的闡述，由此可見，延性設(shè)計是非常關(guān)鍵的。所以筆者建議在做橋梁的延性驗算時，一定要結(jié)合橋梁的具體設(shè)計以及工程要求，選擇合適的驗算準(zhǔn)則，做精確的計算，以提高結(jié)構(gòu)的延性性能，保證橋梁的抗震性能。

3、加強對橋梁細部構(gòu)造的研究

在城市中，最常見的就是高架橋。而高架橋在地震中特別容易損害，根據(jù)這個經(jīng)驗教訓(xùn)，筆者建議在以后城市橋梁抗震設(shè)計中，應(yīng)該加強對橋墩、支座等一些細部構(gòu)造的研究和分析，尤其是延性方面，不能只針對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)做設(shè)計，因為這些非混凝土結(jié)構(gòu)也是決定橋梁抗震性能的關(guān)鍵。

4、重視基礎(chǔ)抗震設(shè)計

對于橋梁而言，基礎(chǔ)是承重主體，也是抗震的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。一旦基礎(chǔ)被破壞，不僅在地震發(fā)生的時候會造成嚴(yán)重的后果，在地震之后橋梁也無法修復(fù)，只能重建。這樣就大大增加了經(jīng)濟損失。所以在橋梁抗震設(shè)計中一定要重視基礎(chǔ)抗震設(shè)計。只有在保證基礎(chǔ)牢固的前提下，才能保證橋梁的上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

5、從實際出發(fā)

在不同的地區(qū)，地震的發(fā)生頻率以及地震的等級都是不同的。所以在進行橋梁抗震設(shè)計的過程中要結(jié)合工程所在地的具體情況，確定抗震設(shè)計等級。不能盲目的求高，造成不必要的浪費。在設(shè)計之前，認真勘察地質(zhì)結(jié)構(gòu)情況以及地理位置特征，在掌握區(qū)域地震發(fā)生特征之后，再結(jié)合工程實際情況確定抗震設(shè)計方案。保證橋梁抗震性能。

五、結(jié)束語

橋梁已經(jīng)成為城市發(fā)展建設(shè)中不能缺少的一個重要組成部分，地震是一種嚴(yán)重的自然災(zāi)害，對于城市橋梁抗震設(shè)計的研究是至關(guān)重要的。有效提高橋梁抗震性能，需要了解震害的類型以及橋梁所在地的地震發(fā)生情況，在這個基礎(chǔ)之上，注意一些設(shè)計要點，尤其是容易發(fā)生震害的塑性鉸位置。遵循橋梁抗震設(shè)計基本原則，把橋梁結(jié)構(gòu)的每一個部分有機結(jié)合在一起，形成一個強大的抗震整體，這樣才能保證城市橋梁的抗震性能，減少地震帶來的危害，保障人民群眾的生命財產(chǎn)安全。