淺析橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范與發(fā)展趨勢(shì)

張濤

摘 要：隨著社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)步伐的加快，橋梁建設(shè)項(xiàng)目越來(lái)越多，為我國(guó)交通行業(yè)的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。但是在橋梁運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，會(huì)受到地震災(zāi)害的影響，有相當(dāng)一部分橋梁因?yàn)榈卣鸲霈F(xiàn)破壞、倒塌等情況，嚴(yán)重影響了人們的生活和安全。所以，相關(guān)橋梁設(shè)計(jì)人員需要提高對(duì)橋梁抗震設(shè)計(jì)的重視，對(duì)橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行不斷的優(yōu)化和完善，以促進(jìn)橋梁抗震能力的提高，確保橋梁運(yùn)行的安全。

關(guān)鍵詞：橋梁；抗震設(shè)計(jì)規(guī)范；現(xiàn)狀；趨勢(shì)

中圖分類(lèi)號(hào)：U442 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

伴隨著地震的到來(lái)，打破了人們寧?kù)o的生活，也使得很多橋梁沒(méi)有經(jīng)受住地震的考驗(yàn)，橋梁倒塌、路面開(kāi)裂，導(dǎo)致災(zāi)害程度逐漸上升，增加了地震災(zāi)區(qū)的經(jīng)濟(jì)損失。因此，就需要不斷規(guī)范橋梁的抗震設(shè)計(jì)，雖然在設(shè)計(jì)橋梁抗震方面已經(jīng)取得一定成果，但是和發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還是具有很大差異，所以，就需要我們不斷完善和改正橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，降低建設(shè)橋梁留下的安全隱患。

1.公路橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范

在2008年國(guó)家頒布了新的公路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范。該設(shè)計(jì)規(guī)范是在我國(guó)以往積累的抗震設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，并結(jié)合和借鑒了國(guó)外先進(jìn)的抗震設(shè)計(jì)理念，所以該規(guī)范的合理性和科學(xué)性比以往有了很大的提高。但是，由于我國(guó)整個(gè)地域跨度大，有很多區(qū)域都屬于地震高發(fā)地帶，并且地質(zhì)環(huán)境也比較復(fù)雜，新的公路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范雖然借鑒了先進(jìn)的抗震設(shè)計(jì)理念，但是其沒(méi)有考慮到國(guó)內(nèi)的實(shí)際情況，導(dǎo)致新規(guī)范中問(wèn)題眾多。國(guó)內(nèi)的橋梁等級(jí)是以橋梁的單跨徑長(zhǎng)度為級(jí)別劃分的依據(jù)，150m以上屬于最高級(jí)別設(shè)防，剩余的則以公路等級(jí)為依據(jù)來(lái)劃分橋梁的等級(jí)，僑聯(lián)的級(jí)別不同，抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)也不相同。現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)外基本都采用兩水準(zhǔn)設(shè)防和兩階段的抗震原則來(lái)完成橋梁的抗震設(shè)計(jì)。

2.橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的現(xiàn)狀

當(dāng)下環(huán)境條件日益惡化，地震的出現(xiàn)率和危害程度也隨之提高。在每次地震過(guò)后，相關(guān)研究人員都會(huì)對(duì)其進(jìn)行研究，找出其中的問(wèn)題，以不斷增強(qiáng)建筑設(shè)施的抗震能力。在大多數(shù)的橋梁抗震設(shè)計(jì)中，都是以原有的設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，來(lái)進(jìn)行更深層次的優(yōu)化和完善，改變以往的單方面強(qiáng)度控制模式，逐漸采用位移、強(qiáng)度的雙標(biāo)準(zhǔn)控制以及更多指標(biāo)的控制方式，以提高橋梁的抗震能力。在當(dāng)基于位移設(shè)計(jì)、基于強(qiáng)度設(shè)計(jì)、基于能量設(shè)計(jì)以及基于性能設(shè)計(jì)等是最常用的幾種橋梁抗震設(shè)計(jì)。

在以往橋梁抗震設(shè)計(jì)最主要就是基于強(qiáng)度的設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)方式是國(guó)內(nèi)都非常認(rèn)可的一種設(shè)計(jì)方案，在實(shí)際操作中利用計(jì)算來(lái)完成地震效應(yīng)的測(cè)量，進(jìn)而來(lái)確定橋梁基礎(chǔ)強(qiáng)度結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)這幾年中發(fā)生的大型地震分析可以發(fā)現(xiàn)，如果建筑構(gòu)建可以一直維持較高的強(qiáng)度，在地震發(fā)生時(shí)，其基本不會(huì)出現(xiàn)較大的變化。隨著抗震設(shè)計(jì)的發(fā)展，延性抗震設(shè)計(jì)逐漸被人們認(rèn)可和應(yīng)用。通常情況下，地震強(qiáng)度很大，非常容易引起橋梁結(jié)構(gòu)的彈塑形變情況，如果時(shí)間一久，就會(huì)造成結(jié)構(gòu)滯回延性嚴(yán)重超標(biāo)，進(jìn)而導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破損情況。所以，延性設(shè)計(jì)是抗震設(shè)計(jì)中非常關(guān)鍵的一項(xiàng)內(nèi)容。在延性抗震設(shè)計(jì)出現(xiàn)后，抗震設(shè)計(jì)的發(fā)展和創(chuàng)新就步入了停止階段，就沒(méi)有新的發(fā)展，直到基于位移設(shè)計(jì)方式的出現(xiàn)，抗震設(shè)計(jì)得到了進(jìn)一步的發(fā)展。在當(dāng)下，抗震設(shè)計(jì)不僅需要確保橋梁的安全性和穩(wěn)固性，還需要盡可能降低設(shè)計(jì)的成本，提高橋梁工程的經(jīng)濟(jì)效益。

3.橋梁震害的影響因素

3.1 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)置不科學(xué)，支座、擋塊等連接和構(gòu)造措施沒(méi)有按照相應(yīng)的要求和標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行選擇，進(jìn)而導(dǎo)致橋梁因?yàn)槁淞撼霈F(xiàn)損壞。該情況一般出現(xiàn)在簡(jiǎn)支梁橋、連續(xù)高架橋中。由于上述橋梁結(jié)構(gòu)的連接部位及擋塊、牛腿等位置的結(jié)構(gòu)過(guò)于簡(jiǎn)單，在大型地震出現(xiàn)時(shí)，其受力情況就會(huì)出現(xiàn)變化，進(jìn)而導(dǎo)致橋梁的塌落。所以，在設(shè)計(jì)橋梁結(jié)構(gòu)時(shí)，需要為其選擇最適合的橋梁抗震結(jié)構(gòu)體系。

3.2 由于橋墩的抗震能力較差而引起的橋梁破壞，其主要體現(xiàn)在強(qiáng)度不足和延性不足兩方面。橋墩出現(xiàn)破壞的原因有3點(diǎn)：承載能力不足、塑性鉸的設(shè)置不夠科學(xué)和非塑性區(qū)的能力設(shè)計(jì)不達(dá)標(biāo)。剪切破壞和彎曲破壞是橋墩破壞的常見(jiàn)形式。彎曲破壞一般出現(xiàn)在高柔性的橋墩中，而剪切破壞則多出現(xiàn)在矮墩。

3.3 由于各支點(diǎn)運(yùn)動(dòng)不一致而造成的橋梁損傷：當(dāng)?shù)卣鸪霈F(xiàn)時(shí)，因?yàn)閳?chǎng)地不同，橋梁中各個(gè)支點(diǎn)的地震波輸入頻率也有所差異，再或者地震輸入支點(diǎn)時(shí)的相位差不一致，進(jìn)而導(dǎo)致橋梁中多點(diǎn)激勵(lì)和行波效應(yīng)的出現(xiàn)。特別是對(duì)于地籍地質(zhì)比較軟而且不連續(xù)的橋梁。因?yàn)樯巴烈夯?，地基承載能力降低，導(dǎo)致地基出現(xiàn)沉降、滑移等情況，進(jìn)而造成橋梁中其他部分的破壞。

4.橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范與發(fā)展趨勢(shì)

4.1 橋梁抗震設(shè)計(jì)的未來(lái)標(biāo)準(zhǔn)

在進(jìn)行橋梁的抗震設(shè)計(jì)時(shí)，最需要重視的因素是抗震設(shè)防的標(biāo)準(zhǔn)。地震的等級(jí)不同，其造成的危害程度也不一樣。在過(guò)去的抗震設(shè)計(jì)中，通常設(shè)計(jì)出的橋梁抗震結(jié)構(gòu)僅能起到單一的防范作用，但是在當(dāng)下的橋梁抗震設(shè)計(jì)中則需要前面考慮抗震設(shè)防的標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 位移、延性抗震設(shè)計(jì)發(fā)展趨勢(shì)

當(dāng)下基于位移和延性方面的強(qiáng)度抗震設(shè)計(jì)方法在當(dāng)下的橋梁抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)用非常廣泛。橋梁抗震設(shè)計(jì)是現(xiàn)階段非常熱門(mén)的一個(gè)研究課題，有很多橋梁抗震設(shè)計(jì)專(zhuān)家都建議在橋梁抗震設(shè)計(jì)中引入位移，以此為參考，來(lái)完成對(duì)橋梁的抗震設(shè)計(jì)，增強(qiáng)橋梁的抗震能力。

4.3 基礎(chǔ)橋梁抗震設(shè)計(jì)發(fā)展趨勢(shì)

通過(guò)對(duì)以往抗震設(shè)計(jì)的實(shí)例進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，橋梁的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)作為整個(gè)橋梁的根本所在，必須做好對(duì)其的抗震設(shè)計(jì)。在地震發(fā)生時(shí)，如果橋梁的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破損，很容易導(dǎo)致整座橋梁的坍塌，進(jìn)而引起嚴(yán)重的安全事故。與此同時(shí)，橋梁基礎(chǔ)防震設(shè)計(jì)工作的難度相對(duì)比較大，施工人員必須進(jìn)一步提高對(duì)其的重視。美國(guó)在這一方面已經(jīng)有了比較成熟的設(shè)計(jì)規(guī)范，所以在實(shí)際設(shè)計(jì)中國(guó)內(nèi)的設(shè)計(jì)人員可以對(duì)其進(jìn)行借鑒和參考，進(jìn)而制定出符合自身實(shí)際情況的抗震設(shè)計(jì)方案。

4.4 減隔震以及耗能抗震設(shè)計(jì)發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)階段科學(xué)技術(shù)進(jìn)步迅速，在橋梁抗震設(shè)計(jì)中已經(jīng)逐漸使用了隔震、減震以及耗能等技術(shù)，并且社會(huì)各界對(duì)此也非常重視，但是在當(dāng)下其還缺少必要的實(shí)踐驗(yàn)證。對(duì)減震、隔震和耗能技術(shù)的研究和完善具有重要的意義和作用，它能夠有效促進(jìn)橋梁結(jié)構(gòu)抗震能力的提高，確保社會(huì)的穩(wěn)定和諧。

4.5 構(gòu)造細(xì)節(jié)以及規(guī)范的可操作性

當(dāng)下國(guó)內(nèi)的橋梁抗震設(shè)計(jì)已經(jīng)有了不小的進(jìn)步，但是其中還需要許多可以完善的部分。

無(wú)法將問(wèn)題進(jìn)行量化以實(shí)現(xiàn)解決問(wèn)題的目的，所以研究人員要做好對(duì)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)、研究成果以及理論知識(shí)的總結(jié)、分析和研究，最終制定出合理科學(xué)的抗震設(shè)計(jì)，以促進(jìn)橋梁結(jié)構(gòu)抗震能力的提高。在進(jìn)行橋梁的設(shè)計(jì)時(shí)需要保證抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的可操作性，因?yàn)樗c設(shè)計(jì)人員在工作中的規(guī)范性以及設(shè)計(jì)的合理性都密切相關(guān)。當(dāng)設(shè)計(jì)規(guī)范的可操作性比較差時(shí)，設(shè)計(jì)人員在實(shí)際工作中非常容易出現(xiàn)設(shè)計(jì)偏差，由其完成的抗震設(shè)計(jì)難以滿(mǎn)足相關(guān)的要求和標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)的抗震能力較低，因此，設(shè)計(jì)人員在工作中需要確保設(shè)計(jì)的規(guī)范性，做好對(duì)細(xì)節(jié)的處理，以促進(jìn)橋梁結(jié)構(gòu)抗震能力的提高。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，雖然我國(guó)在橋梁抗震方面已經(jīng)取得顯著效果，但是還是會(huì)存在很多沒(méi)辦法解決和描述的問(wèn)題，更加不能與發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)技術(shù)相比。所以就需要我們的科研人員不斷進(jìn)行地震模擬實(shí)驗(yàn)，依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)提高橋梁的抗震能力，相信在所有科研人員的不懈努力之下，橋梁抗震設(shè)計(jì)必定會(huì)有重大突破。

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