山區(qū)高墩橋梁的抗震設(shè)計(jì)措施初探

彭 望(四川科輝工程設(shè)計(jì)研究有限公司 四川德陽(yáng) 618000)

山區(qū)高墩橋梁的抗震設(shè)計(jì)措施初探

彭 望
(四川科輝工程設(shè)計(jì)研究有限公司 四川德陽(yáng) 618000)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，我國(guó)交通運(yùn)輸行業(yè)也迎來了快速發(fā)展的新時(shí)期。交通作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵影響因素之一，便捷通暢的交通線路隨之而來的是更好的經(jīng)濟(jì)發(fā)展前景。在我國(guó)西部大開發(fā)和振興東北老工業(yè)基地等政策的指導(dǎo)下，為滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，很多的道路橋梁開始興建。因?yàn)?，我?guó)山區(qū)地形地貌較為復(fù)雜，并且容易受到地質(zhì)災(zāi)害的影響。所以，在山區(qū)高墩橋梁的設(shè)計(jì)時(shí)要充分的考慮其抗震設(shè)計(jì)。本文就圍繞山區(qū)高墩橋梁的抗震設(shè)計(jì)相關(guān)措施進(jìn)行初步的探析，并提出作者的建議。

山區(qū)高墩橋梁；抗震設(shè)計(jì)；措施

引言

隨著我國(guó)高墩橋梁建設(shè)的興起，如何保障橋梁建設(shè)的質(zhì)量也引起了越來越多人的關(guān)注。山區(qū)高墩橋梁的抗震設(shè)計(jì)是確保橋梁穩(wěn)定的重要因素之一，其對(duì)整個(gè)橋梁的結(jié)構(gòu)性能具有至關(guān)重要的作用。本文就對(duì)目前我國(guó)山區(qū)高墩橋梁的抗震設(shè)計(jì)存在的問題、抗震設(shè)計(jì)對(duì)橋梁的重要性和相關(guān)的抗震設(shè)計(jì)措施進(jìn)行探討。

1 我國(guó)山區(qū)高墩橋梁抗震設(shè)計(jì)存在的問題

近幾年來，我國(guó)山區(qū)高墩橋梁建設(shè)在不斷的發(fā)展進(jìn)步，抗震設(shè)計(jì)的重要性也被廣泛的認(rèn)知。但是，在實(shí)際的抗震設(shè)計(jì)過程中仍就存在很多的問題，如以下幾點(diǎn)：（1）設(shè)計(jì)脫離實(shí)際。在一些的山區(qū)高墩橋梁抗震設(shè)計(jì)中，工程師一味的立足固定的設(shè)計(jì)參數(shù)，忽視實(shí)際情況，而導(dǎo)致了橋梁結(jié)構(gòu)抗震性能差的情況。（2）欠缺科學(xué)的理論和技術(shù)指導(dǎo)。我國(guó)橋梁抗震設(shè)計(jì)存在的一個(gè)最大的弊端就是，過于依賴前輩的經(jīng)驗(yàn)，欠缺科學(xué)的理論和技術(shù)指導(dǎo)。同時(shí)，對(duì)國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)不能及時(shí)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用。

2 山區(qū)高墩橋梁抗震設(shè)計(jì)的重要性

一方面，我國(guó)是世界上地震活動(dòng)頻發(fā)且強(qiáng)度較大的國(guó)家之一，一旦發(fā)生地震就會(huì)導(dǎo)致橋梁破壞，造成大范圍的交通堵塞，造成不可挽救的生命財(cái)產(chǎn)損失。另一方面，我國(guó)山區(qū)多分布高山和河流，工程建設(shè)極為復(fù)雜。因此在建設(shè)高墩橋梁，尤其是在山區(qū)建設(shè)時(shí)，考慮到其復(fù)雜的地貌環(huán)境，一定要進(jìn)行科學(xué)的抗震設(shè)計(jì)。最終，不僅能夠滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，還能夠給人們的生活和生命財(cái)產(chǎn)帶來保障。

3 山區(qū)高墩橋梁抗震設(shè)計(jì)措施

3.1 設(shè)計(jì)橋梁整體結(jié)構(gòu)

高墩橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞是影響橋梁效益和質(zhì)量的直接因素，山區(qū)的高墩橋梁在經(jīng)受地震災(zāi)害后出現(xiàn)的位移，最主要的原因就是橋梁的質(zhì)量和剛度的不平衡。所以，在設(shè)計(jì)橋梁的整體結(jié)構(gòu)時(shí)要做到以下幾點(diǎn)：（1）要充分的考慮到山谷兩側(cè)的坡度和橋梁的墩高之間的平衡關(guān)系。（2）設(shè)計(jì)等橋面寬度、等跨度和簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)以保證橋梁質(zhì)量和剛度之間的平衡。（3）要根據(jù)實(shí)際情況，在橋梁設(shè)計(jì)中調(diào)整支座形式和橋墩直徑。（4）在橋梁上部應(yīng)該優(yōu)先選擇抗震性能好的連續(xù)剛結(jié)構(gòu)和連續(xù)梁，多做中小跨徑、少做大跨徑。（5）一聯(lián)結(jié)構(gòu)中應(yīng)多設(shè)置制動(dòng)墩，來分散地震能力。（6）在下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上，要在保障足夠柔度的情況下，選用結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、耐久性和承載力強(qiáng)的構(gòu)型。

3.2 橋位選擇

山區(qū)高墩橋梁設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)橋位的選擇加以重視。在橋位的選擇上，要以抗震地段為首要考慮，主要注意以下幾點(diǎn)：（1）高墩橋梁應(yīng)該建設(shè)在地質(zhì)構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境下，也就是說要避開活動(dòng)性斷裂地質(zhì)、液化土層、軟弱黏性土層和土層嚴(yán)重分布不均勻地段。（2）地段選擇的第二點(diǎn)就是，盡量選在平豎曲線半徑小、彎道較多的地段。正確的橋位選擇可以將地震帶來的滑坡、崩塌、河流流向等危險(xiǎn)控制在最小的范圍之內(nèi)。

3.3 選用新型的耗能材料

相關(guān)建筑部門在進(jìn)行山區(qū)高墩橋梁設(shè)計(jì)時(shí)，為了提高橋梁的有效抗震性，可以選用一些能夠高效吸附地震能力的新型耗材材料，以此緩解橋梁的受力情況，將橋梁的變形控制在一定范圍內(nèi)保護(hù)橋梁的整體結(jié)構(gòu)。

3.4 橋墩選型和提高橋墩的抗震性能

在山區(qū)橋梁大多是不規(guī)則的曲線橋梁，這種橋梁的幾何形狀會(huì)影響地震造成的危害。因?yàn)椴灰?guī)則的曲線橋梁的受力情況十分復(fù)雜，即便是獨(dú)墩的橋梁在受到地震的橫向力是也會(huì)產(chǎn)生很大的軸向力，高墩橋梁的受力影響則更大。高墩橋梁在地震受力時(shí)：一種情況，高墩與矮墩耦合，會(huì)使矮墩承受更大的壓力，很可能造成矮墩提前破損。另一種情況，高墩與矮墩不耦合，可能會(huì)使墩定發(fā)生位移，造成支架的脫落而破壞主梁。所以，橋墩的選型十分重要，目前的主要墩型有雙柱墩、T型墩、門架墩和空心薄壁墩，不同的墩型有不同的特點(diǎn)，主要的選擇依據(jù)有以下幾點(diǎn)：（1）當(dāng)墩高小于三十米，橋梁選擇常規(guī)的雙柱墩，其優(yōu)點(diǎn)是良好的橫向抗彎剛度。（2）當(dāng)墩高小于四十米，選擇獨(dú)柱T型墩，其結(jié)構(gòu)的整體性能較好，各個(gè)方向的抗扭曲剛度和抗彎度較大。（3）當(dāng)墩高小于六十米時(shí)，選擇門架墩，（4）當(dāng)墩高小于八十米時(shí)，選擇空心薄壁墩，其具有橫向界面剛度大和橫截面尺寸大的優(yōu)勢(shì)。變截面的空心薄壁墩適用于墩高一百米左右的。以上三種墩型在第一階振型和周期如下圖：

墩型 自振周期／s 振型形狀雙柱墩 1.069 橫橋向振動(dòng)，彎扭耦合振動(dòng)，對(duì)稱T型墩 1.096 橫橋向振動(dòng)，對(duì)稱空心薄壁墩 0.727 橫橋向振動(dòng)，對(duì)稱

提高橋墩抗震性能的措施：（1）山區(qū)的高墩橋梁采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。（2）采用等截面橋墩。（3）在橋墩與柱基和蓋梁相連處，采用加強(qiáng)捆筋措施，提高墩柱潛在塑性區(qū)的抗剪強(qiáng)度。

3.5 橋墩臺(tái)的設(shè)計(jì)

（1）采用限位器：在橋墩臺(tái)伸縮縫出安裝限位器來限制相對(duì)位移，還可以防止地震中上部結(jié)構(gòu)落梁的發(fā)生。（2）采用隔震支座：在墩臺(tái)和兩題的連接處增加結(jié)構(gòu)阻尼和柔性，以減小橋梁的地震反應(yīng)。（3）合理設(shè)計(jì)橋墩臺(tái)處擋塊：擋塊的設(shè)計(jì)應(yīng)管制主梁與擋塊的剛度比值范圍，根據(jù)不同結(jié)構(gòu)和不同跨度橋梁，選擇不同結(jié)構(gòu)和尺寸的擋塊。（4）順橋向連梁裝置：為了避免地震中橋墩臺(tái)伸縮縫兩側(cè)相鄰橋梁與墩頂蓋梁發(fā)生較大位移，可以設(shè)置由配套螺帽、彈性橡膠墊塊和精軋螺紋鋼筋組成的順橋向連梁裝置。

3.6 橋墩延性減震措施

鑒于高墩橋梁在強(qiáng)震的作用下又十分明顯的非線性特征，所以在抗震設(shè)計(jì)的選擇上要采用合適橫向彈性擋塊，以保障延性構(gòu)建具備很好的塑性變形能力，來耗散掉一部分地震帶來的能力。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所訴，山區(qū)高墩橋梁的抗震設(shè)計(jì)將直接管著橋梁整體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和性能，所以為避免在地震后發(fā)生的嚴(yán)重災(zāi)害，在橋梁建設(shè)工程中必須要重視橋梁的抗震設(shè)計(jì)。本文作者根據(jù)多年的工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出的幾點(diǎn)有關(guān)山區(qū)高墩橋梁的抗震設(shè)計(jì)措施，希望能為行業(yè)的發(fā)展提供有益的建議。

[1]吳才.山區(qū)高墩橋梁的抗震設(shè)計(jì)分析.《科技創(chuàng)新與應(yīng)用》.2014年25期

[2]沈細(xì)展，曾尉萍.淺析山區(qū)高等級(jí)公路高墩橋梁的抗震設(shè)計(jì)方法.《城市建設(shè)理論研究（電子版）》.2012年9期

[3]鐘尚君，李建紅.非規(guī)則高墩橋梁抗震設(shè)計(jì)理論研究.《城市建設(shè)理論研究（電子版）》.2014年16期

[4]宗周紅，夏堅(jiān)，徐綽然 .橋梁高墩抗震研究現(xiàn)狀及展望.《東南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）》.2013年2期

[5] 黃佳梅. 基于IDA的高墩大跨橋梁抗震性能研究.橋梁與隧道工程 .湖南大學(xué). 2012（學(xué)位年度）

[6]田圣澤，袁萬(wàn)城.采用中層減隔震體系不規(guī)則梁橋順橋向抗震性能研究.《山東交通學(xué)院學(xué)報(bào)》.2014年3期

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