試議市政橋梁設計中的防震設計

劉文亮　楊濤　李昭

摘要：本文介紹了市政橋梁常見的病害及其發(fā)生的原因，闡述了市政橋梁防霣設計的原理與原則，并對市政橋梁抗震設計的主要實現(xiàn)途徑進行了探討。

關鍵詞：市政橋梁；結構設計；防震設計

中圖分類號：U442.55 文獻標識碼：A 文章編號：1674—3024（2017）06—0096—01

引言

市政橋梁防震設計關系著車輛行駛的舒適性和安全性，對于現(xiàn)代化城市的經(jīng)濟發(fā)展有著重要影響，一旦市政橋梁防震設計不合理，會給市政橋梁工程埋下永久的安全隱患，若市政橋梁結構坍塌，嚴重威脅人們的生命安全，造成巨大的經(jīng)濟損失。

1市政橋梁常見病害分析

市政橋梁工程投入運行后，很容易受到多種因素的影響，出現(xiàn)各種各樣的病害和問題：其一，梁式市政橋梁受到地震因素影響，相關結構構件發(fā)生位移，使得市政橋梁結構的節(jié)點位置由于蓋梁寬度不足，造成梁體結構發(fā)生相互碰撞甚至落梁，導致市政橋梁結構損壞，對于拱式的市政橋梁，在地殼運動過程中，腹拱和拱上建筑發(fā)生損壞，拱腳和拱頂?shù)墓叭Ξa(chǎn)生裂縫，甚至造成整個市政橋梁隆起變形；其二，地震作用下會造成地基土層液化，在很大程度上加快了地面的位移，加速市政橋梁結構的損壞，加大市政橋梁結構落梁的可能性；

2橋梁結構出現(xiàn)病害的原因

2.1樁身和基礎損壞。市政橋梁樁身和基礎損壞主要是由于市政橋梁工程位于地震的破壞斷裂帶，受到地震力作用影響，市政橋梁基礎結構發(fā)生沉降和移位。有些市政橋梁工程施工現(xiàn)場包含大量的液化砂土土層，地基基礎發(fā)生不均勻沉降，導致市政橋梁樁身和基礎損壞。

2.2橋臺、節(jié)點和墩柱損壞。橋臺、節(jié)點和墩柱損壞主要發(fā)生在系梁和墩柱的連接位置、蓋梁和墩柱的連接位置以及墩柱塑性鉸處，在地震作用力影響下，市政橋梁結構中的縱向受力筋受到損壞，很容易導致市政橋梁結構傾覆。

2.3落梁。市政橋梁落梁主要是由于地震作用下支座底部和橡膠支座梁底損壞或者發(fā)生滑動、活動支座位移量較少、固定支座強度較差等，市政橋梁結構逐漸發(fā)生位。同時，市政橋梁梁體結構和墩臺存在較大的高位差，防落梁設計不科學，市政橋梁墩臺支承寬度無法滿足相關抗震設計要求。另外，擋塊強度不足，伸縮縫設置不當，受到地殼運動的影響，伸縮縫擠壓損壞，擋塊受到剪切力影響，無法發(fā)揮良好的使用性能，導致市政橋梁工程落梁。

3市政橋梁防霣設計的原理與原則

3.1設計原理。市政橋梁一般的設計原理就是在滿足設計要求的強度和剛度的前提下，盡量經(jīng)濟美觀地設計出橋梁的結構和形狀。橋梁防震設計在我國古代主要是考慮了自然災害對橋梁的影響，隨著現(xiàn)代經(jīng)濟建設的發(fā)展，橋梁技術的突飛猛進，橋梁的防震設計主要考慮通過提升橋梁總體強度起到防震作用和提高重要構件、部位性能達到隔震效果。房屋、橋梁、隧道等土木工程建筑物在考慮了建筑材料的自重、滿足建筑物使用功能可能會產(chǎn)生的荷載、自然力（包括風力、地震力、自然侵蝕作用力等）的影響下，設計能夠抵抗這些作用力的結構。

3.2設計原則。市政橋梁形式多種多樣，設計總體要求也各有千秋，所以在橋梁設計之初，首先要在遵守《公路橋梁抗震設計細則》（JTGTB02-01-2008）的前提下，明確設計目標，達到什么樣的技術標準才能達到防震設計的要求，防震設計不是獨立存在的個體，還要和橋梁總體設計的要求相統(tǒng)一。同時，要達到防震設計利益最大化，在達到防震效果起到防震作用的同時，要減少工程成本，同時在設計過程中要用數(shù)據(jù)說話，要對施工現(xiàn)場進行勘測，充分考慮到對水文、地質和周邊環(huán)境的影響，重視細節(jié)，綜合分析評價。同時，在選擇隔震裝置時，應選擇性能穩(wěn)定、經(jīng)濟適用的設備。

4市政橋梁抗震設計主要實現(xiàn)途徑

4.1橋梁減隔震技術。設計橋梁減隔震的時候需要盡可能降低地震給橋梁造成的損害，現(xiàn)階段開發(fā)高效科學的減隔震支座是實現(xiàn)防震、隔震的主要途徑。利用模型來對橋梁結構進行計算，對支座系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化以作為設計的標準。目前減隔震支座設計中依據(jù)技術的基本原理可以分為三種類型：滑動摩擦類隔振支座、粘性體減震支座、疊成鋼板橡膠類支座。

4.2分析橋梁易損性。市政橋梁設計過程中分析橋梁易損性是主要內(nèi)容，實際上就是說在一定地面運動參數(shù)地震模型的情況下來研究構件的損失概率。地震模型參數(shù)有地面持續(xù)運動的時間、地震運動加強速度峰值等，上述信息數(shù)據(jù)就需要具備能夠支持監(jiān)測地震的設備。結構損傷程度包括5個等級，分別為無、輕微、中等、嚴重、完全。分析地震易損性的過程中主要有3個步驟，即繪制易損性曲、分析結構地震反應、評價構件實驗數(shù)據(jù)損傷程度。

目前市政橋梁設計的主要結構形式為鋼筋混凝土，為了避免地面建筑出現(xiàn)比較多的高架橋，受到偶然荷載、自然條件等的影響，經(jīng)常會出現(xiàn)性能裂化，以至于傳統(tǒng)的防震設計已經(jīng)逐漸不能滿足實際需求，影響結構域的抗震性能。但是如果想要拆除或重建市政橋梁會浪費很多成本，因此，初始設計的時候需要預留一定的空間。

5結束語

綜上所述，當前市政橋梁抗震設計還存在一些不足，需要從多個角度全面分析市政橋梁的震害原因，嚴格控制市政橋梁工程各個設計環(huán)節(jié)，不斷提高市政橋梁工程的抗震性和穩(wěn)定性。