橋梁抗震設計的探討

何劍輝

摘 要：該文首先就橋梁受地震破壞的主要形式做分析，然后通過實際的案例對橋梁的抗震設計展開深入探討，最后總結一些在設計中要注意及避免的問題，從而進一步分析當前橋梁抗震的設計方法，也為今后的橋梁在抗震方面做出參考意見。

關鍵詞：橋梁 地震 探究

中圖分類號：U448 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）05（b）-0067-01

地震作為一種自然災害有著突發(fā)性和極大的毀滅性，當發(fā)生大地震時，其損失往往是不可估量的。比如幾次著名的大地震：1971年美國圣費南多地震，震級6.6，經(jīng)濟損失為10億美元；1976年中國唐山大地震，震級為7.8，經(jīng)濟損失為100億人民幣；1989年美國加州地震，震級為7.0，經(jīng)濟損失為70億美元；1995年日本阪神大地震，震級為7.2，經(jīng)濟損失為1000億美元，還有2008年的汶川地震，震級為8.0，造成的直接經(jīng)濟損失超過了8 000億人民幣。橋梁作為現(xiàn)代交通的一個樞紐，十分重要也同樣十分同意受到地震等一些自然災害的破壞，即造成了人員傷亡和經(jīng)濟上的損失，又會使交通處于癱瘓。下面就由橋梁遭破壞的主要形式展開對橋梁抗震設計的探討。

1 橋梁破壞的主要形式

1.1 落梁破壞

當橋梁的梁體位移的距離超過了橋梁本身梁端所能支撐的，就會使得橋梁和橋墩之間失去約束力，從而造成了落梁的破壞。

1.2 支座損壞

支座在設計施工的時候就已經(jīng)規(guī)定好了所能荷載的強度，當?shù)卣饡r慣性力通過支座向上傳遞，如果超過了支座本身的荷載極限就會遭到破壞，甚至還會引起落梁破壞。

1.3 剪切破壞

橋梁受到地震發(fā)生時的剪切力突破了自身剪切強度時會發(fā)生破壞，具體有這么幾個階段：橋梁的很界面出現(xiàn)裂縫；因為荷載強度的增強，裂縫斜向加深；箍筋開始彎曲，裂縫越來越大；最后導致脆性的剪切破壞。

1.4 彎曲破壞

在地震時，地震荷載的作用力作用在橋梁結構上，使其發(fā)生彎曲變形，使得橋梁本身的混凝土層出現(xiàn)脫落的狀況。

2 實際案例的分析

2.1 失效的抗震橋梁設計

1999年，土耳其的西部發(fā)生了里氏7.2級的地震，造成了超過1 000人死亡，5 000人受傷，地震中心區(qū)域的大部分建筑都遭到了嚴重破壞，包括當時采用了所謂的“先進”隔震和耗能技術的Bolu高架橋。

Boul高架橋1號線的全長達到2.3km，由58噸和59跨雙線為構架搭建而成，上部由10跨一聯(lián)，每聯(lián)長392.2m的混凝土連續(xù)箱梁，支撐在盆式橡膠支座上。橋墩的結構為八角形空心墩，橋上結構為每板11根柱子且大于10跨的鋼筋混凝土板，和7個預應力梁。因為其地理位置的重要性，在設計施工的過程中還專門安裝了地震隔離系統(tǒng)，模仿美國的AASHTO橋梁抗震設計規(guī)范設計。然而AASHTO的要求中，必須允許位移的能力超過單自由度計算位移的3倍，顯然Bolu高架橋沒有滿足這一重要的條件。

2.2 規(guī)范案例舉例

2.2.1橋梁工程的概況描述和技術參數(shù)

現(xiàn)有一段互通式的道路工程，全長為58.4km，雙向行車且為4車道的高速公路，該橋梁連接此公路和密涿高速的連接線、Q匝道橋、縣道武榆線和天堂河。橋梁的本身采用現(xiàn)澆預應力混凝土連續(xù)箱梁及裝備式預應力混凝土連續(xù)箱梁。

橋梁上的行車速度設計為120km/h，荷載我公路-I級，地震烈度為7度，采用8度的防備措施，地震動峰時的加速度為0.15gal。橋面寬度為42m，橋上護欄為0.5m，行車道為19.5m，間隔帶為1m。分布為護欄-行車道-護欄-間隔帶-護欄-行車道-護欄，橋面縱坡范圍是1.4%，結構安全等級為一級。

2.2.2橋梁的抗震結構

通過對支座隔震參數(shù)進行設計和計算，使得每個橋墩在縱向和橫向在地震時所承受的壓力均勻分布，在最大峰值減小的時候，有效地減緩了橋梁在地震時的受力狀況，確保橋梁整體結構的完整以及各等級地震下防護性能的完美展現(xiàn)，取得滿意的抗震效果。

在將3道橫隔板安放在預制箱梁中，從《公路橋梁抗震設計細則》中，對橋梁主筋箍筋進行強化，尤其是柱頂和柱底的塑性區(qū)段，并在高度大于7m的橋墩處安裝橫系梁。在墩臺安裝橫橋方向的擋塊，預制箱梁跨連續(xù)墩支座間設有防震錨栓，在橋梁墩，以及各個可能觸發(fā)碰撞的位置都設有安全橡膠塊用來緩沖。支座采用HDR（II）型的高阻尼隔震橡膠支座，其中的材料和力學設計符合國家標準GB/T的規(guī)定。

這樣就是計較完整且具有很高安全系數(shù)的橋梁防震的設計。

3 橋梁在抗震設計中出現(xiàn)的問題

抗震結構概念是否合理。一個抗震結構的形成需要考慮橋梁材料的強度、細部構造等問題，在進行抗震概念設計時，參與其中的人員都需要嚴格的執(zhí)行每一項硬性的規(guī)定，并不斷挑選最優(yōu)的抗震結構體系。

通過對地震響應的分析適時改變設計的方法。伴隨著如今科學技術不斷地完善，專家學者們對于地震的研究也越來越全面，所以在把握最新的地震方面咨詢的同時也要時刻有意識地融入到橋梁防震的設計中。

分配出多個不同階段的防震設計方法。在不同的階段針對不同的目標來進行相應的逐個擊破，讓橋梁的最終設計可以達到自己力所能及的完美程度。

4 結語

綜上所述，該文對地震時橋梁的破壞形式以及一些誒例子和設計中的一些問題進行了分析探討，只有不斷去完善，橋梁的防震設計才能使人們在突發(fā)的地震中得到安全的保障，也對橋梁事業(yè)的發(fā)展注入蓬勃的生機。

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