橋梁抗震與抗風設計理念及設計方法

郭高潔

(中國市政工程西南設計研究總院有限公司 四川 成都 610081)

橋梁抗震與抗風設計理念及設計方法

郭高潔

(中國市政工程西南設計研究總院有限公司 四川 成都 610081)

橋梁建設逐漸成為我國公路建設的重要組成部分，注重對橋梁抗震和抗風設計理念進行探討，能夠完善當前我國橋梁建筑中存在的缺陷，提升橋梁建筑的實際使用能力，為人們的生產(chǎn)和生活提供安全保障。對橋梁抗震和抗風設計理念以設計方法的深入研究也是促進我國經(jīng)濟發(fā)展，加快國家綜合實力的基礎性保障。

橋梁建設；抗震；抗風；設計理念；設計方法

引言：社會發(fā)展逐步加快，橋梁建設逐步增多，但對于橋梁的抗震和防風設計理念和設計方法的實際掌握與應用卻缺少專業(yè)性。注重對橋梁抗震和抗風能力的理念和技術(shù)含量進行深入研究，能夠彌補當前橋梁建筑中對橋梁抗震抗風的理論缺失，完善橋梁建筑的理論基礎，促進我國橋梁建筑逐步實現(xiàn)質(zhì)量好、效率快的建筑體系，促進我國社會公共設施建筑的不斷發(fā)展。

一、橋梁抗震和抗風設計發(fā)展現(xiàn)狀

近年來自然災害增多，為國家?guī)順O大的經(jīng)濟損失和人員傷亡，嚴重阻礙了社會的建設與發(fā)展。注重基礎設施建設的抗震抗風能力設計，能過為我國的經(jīng)濟建設提供保障，橋梁建設是國家交通事業(yè)和建筑事業(yè)發(fā)展的重要組成部分，對橋梁抗震發(fā)展現(xiàn)狀的研究能夠為提出決絕措施，促進我國基礎設施建設更完善發(fā)展做理論主導[1]。

（一）橋梁抗震的概念

橋梁抗震主要指依據(jù)當前自然災害多發(fā)的自然發(fā)展狀況為基礎轉(zhuǎn)變原有的橋梁設計理念，結(jié)合先進的技術(shù)手段和地震預防理念對橋梁建筑進行更合理化建設。在實際工作中，以我國多年前橋梁建筑的經(jīng)驗為基礎對橋梁建筑工程中各部分建設進行總結(jié)和思考，將橋梁抗震思想應用到橋梁的總體施工建設當中，加強對橋梁建筑中對防震能力的進一步應用，最大限度的開發(fā)橋梁建設各個項目的實際應用價值，進一步提高橋梁的建設質(zhì)量，為橋梁應對自然災害提供技術(shù)保障，降低國家經(jīng)濟財產(chǎn)損失和人員傷亡，促進我國建筑實施的逐步發(fā)展。

（二）橋梁抗震現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)外的橋梁抗震技術(shù)的發(fā)展主要分為兩種：一是延展性[2]，這種抗震技術(shù)主要采用橋梁建筑的中鋼筋結(jié)構(gòu)的可變性對受地震破壞嚴重的橋梁進行重新修整，降低橋梁的受損程度；二是減震性，在橋梁建筑過程中添加相應的減震措施，例如在橋梁上層中添加一定的橡膠墊達到緩解地震震動強度的目的，這種設計是當前橋梁進駐中最長使用的抗震、減震措施，被廣泛應用到現(xiàn)代橋梁建筑中。

（三）橋梁抗風概念

橋梁抗風主要是指依據(jù)當前橋梁建筑的現(xiàn)狀，應對橋梁應用過程中大風天氣對橋梁造成影響，引起橋梁建筑時間較久遠的部分橋段引起橋梁結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定使橋梁失去平衡，造成經(jīng)濟損失或者人員傷亡的現(xiàn)象的防護，提升橋梁的抗風能力是對橋梁質(zhì)量檢測的另一種手段。

（四）橋梁抗風現(xiàn)狀

橋梁建筑中最常見的建筑問題即橋梁的抗風能力的不但加強，由于風力過大造成行駛在僑中的車輛或人失去平衡力，處于安全狀態(tài)較低的狀況中，自身平衡能力逐步喪失。隨著橋梁數(shù)量逐漸增多，橋梁的空間跨越性逐步增大，橋梁建設者和技術(shù)人員逐步開始考慮到橋梁的顫振性進行分析，避免橋梁由于大風等自然狀況發(fā)生時造成橋梁整體橫向位移，加強橋梁建筑抗風能力，穩(wěn)固橋梁橋板與橋墩的銜接增強橋梁的穩(wěn)定性吧，促進橋梁應對強風災害的能力，提升橋梁的抗壓、抗風強度。

二、橋梁抗震設計方法

（一）橋梁結(jié)構(gòu)遭受地震破壞的主要形式

依據(jù)當前我國掌握的橋梁寄主中遭受地震破壞的情況總結(jié)發(fā)現(xiàn)，主要由地震造成低沉斷裂引起橋梁坍塌，橋梁結(jié)構(gòu)的承受能力小于地震強度造成橋梁保護層脫落、或者橋梁建筑結(jié)構(gòu)的承壓能力較差引起橋梁斷裂。這幾種橋梁結(jié)構(gòu)問題都是造成橋梁結(jié)構(gòu)遭受到地震影響的主要形式，其中除了底層斷裂造成橋梁坍塌問題是人為無法彌補的問題外，其他的幾種情況都可以通過轉(zhuǎn)變橋梁建設中的技術(shù)手段和提升橋梁的質(zhì)量保障改善橋梁受到地震破壞的影響程度。

（二）橋梁抗震的設計

橋梁抗震的設計中注重應用彈力調(diào)節(jié)理論提升橋梁的抗震能力[3]。地震對橋梁的破壞主要表現(xiàn)在對地震的震波強度逐漸增大，超出了橋梁對壓力的承受范圍，從而引起橋梁斷裂或者橋梁保護層脫落，橋基受損嚴重，造成橋梁坍塌。增加橋梁的抗壓能力，增大橋梁自身建設中對地震波的強度的調(diào)節(jié)，例如：在橋梁建筑中應用適當?shù)南鹉z墊或者增加橋梁與橋墩間連接的抗震強度，提升橋梁整體震能力。

（三）橋梁抗震建設的主要原則

橋梁抗震能力逐步增強應當以橋梁建筑的實際情況相結(jié)合，促進橋梁抗震能力的進一步增強。在進行橋梁抗震建設時首先應當對橋梁建筑的實際地理環(huán)境進行勘測，從實際地理狀況出發(fā)，選擇合適的抗震方式，避免多種抗震方式并用，造成建筑成本增加；其次，橋梁的抗震技術(shù)應當以橋梁建的承受能力進行分析，做好橋梁建設當中對橋梁遇到地震后造成的后果進行建設前分析，盡量全面的考慮橋梁應對地震發(fā)生的狀況進行及時應對，提升橋梁的抗震性。

三、橋梁抗風設計方法

（一）橋梁結(jié)構(gòu)遭受大風破壞的主要形式

橋梁遭受到大風天氣的襲擊是當前橋梁建筑遭受破壞最常見的形式之一。主要有顫振、馳振、抖振、渦振和拉索風振幾種主要形態(tài)[4]。其中顫振主要是對橋梁的橋面產(chǎn)生影響，抖振主要你、對橋梁的可靠性產(chǎn)生影響，渦振和拉索風振主要對橋梁的橋塔產(chǎn)生影響。對橋梁遭受大風破壞的主要形式進行分析能夠為加強橋梁的防風建設提供了良好的解決入口。

（二）橋梁抗風的設計

建設橋梁的抗風措施設計時應當注重對橋梁面對的風向進行了解，通過建設橋梁護欄設計以及橋塔形式的建筑，降低橋梁主體受風力影響的程度，通過橋塔多種形式的轉(zhuǎn)變，對大風的風力產(chǎn)生抗風和減弱風力的效果，穩(wěn)固橋梁主橋段，增加橋梁的穩(wěn)固性，減少風對橋梁主體造成的破壞，避免橋梁整體橫向位移，造成橋面坍塌。如1，將橋梁建設成三角形，利用三角形穩(wěn)定性原理，加強橋梁的穩(wěn)固性，提升橋梁的抗風能力。

圖1 橋梁抗風設計圖

（三）橋梁抗風建設的主要原則

提升橋梁建筑的抗風能力應當注重橋梁建筑的安全建筑，保障橋梁建筑的質(zhì)量性，提升橋梁建筑的整體性，一方面注重提升橋梁建筑的美觀程度，應當堅持橋梁建筑的實用性與美觀性相結(jié)合的原則進行橋梁建筑，另一方面注重對已經(jīng)完成的橋梁建筑進行保護和維修[5]，促進橋梁的抗風能力，提升橋梁的穩(wěn)固性，促進橋梁的抗風能力得以提升。

結(jié)論：

對橋梁抗震抗風設計理念和設計方式的討論，能夠為當今我國橋梁建筑提供理論指導依據(jù)。橋梁建設是國家發(fā)展的重要組成部分，也是交通運輸建設中的主體，加強橋梁抗震抗風能力的提升能夠促進我國建筑事業(yè)的逐步發(fā)展，完善橋梁建筑中存在的不足，提升橋梁建筑的質(zhì)量，為促進我國交通運輸業(yè)和基礎設施建設做有力的理論指導。

[1]高福林.橋梁結(jié)構(gòu)地震響應與對風響應[D].長安大學,2009.

[2]畢延超.地震與風作用下的橋梁振動控制措施[D].長安大學,2009

[3]楊寬厚.城市橋梁抗震性能評估及加固方法研究[D].北京建筑工程學院,2012.

[4]顏娟.金馬大橋工程的結(jié)構(gòu)分析與研究[D].大連理工大學,2002.

[5]趙大永.大跨度連續(xù)梁橋動力特性分析[D].大連理工大學,2014.

TU7

B

1007-6344（2016）07-0083-01

郭高潔，男，1977年9月，山西和順縣人，本科，高級工程師，主要從事道路橋梁設計管理工作。