中小跨徑公路橋梁抗震設(shè)計理念研究

毛瑩瑩

(山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院，山西 太原 030012)

中小跨徑公路橋梁抗震設(shè)計理念研究

毛瑩瑩

(山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院，山西 太原 030012)

針對目前小中跨徑公路橋梁進行抗震設(shè)計應(yīng)用過程中存在的問題，對地震病害影響進行了分析，并提出了優(yōu)化抗震設(shè)計控制策略。結(jié)果表明，要想使中小型跨徑公路橋梁工程得到抗震設(shè)計保證，需從優(yōu)化橋墩、梁體以及橋型選擇單方面，來實踐抗震設(shè)計理念價值。

中小跨徑公路；橋梁抗震設(shè)計；連續(xù)橋梁；橋墩抗震設(shè)計；橋型設(shè)計

1 中小跨徑公路橋梁抗震設(shè)計應(yīng)用現(xiàn)狀

以某地震災(zāi)害給中小跨徑公路橋梁造成的影響為例，據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，地震災(zāi)害涉及的中小型跨徑橋梁公路工程中包括的橋型有：簡支橋梁、連續(xù)橋梁、拱橋以及剛構(gòu)橋等。這些中小型跨徑橋梁均被服務(wù)于跨水、跨越山谷、城市立交以及機場高架等方面，對于簡支橋梁與連續(xù)橋梁來說，其在采用貝雷架、跨線橋以及立交橋等橋型設(shè)計時，更易于落梁震害的交通恢復(fù)。而對于連續(xù)橋梁來說，受災(zāi)后，甚至未出現(xiàn)落梁破壞。而地區(qū)部分橋梁公路工程并未在主要交通干路上采用這一設(shè)計。這種情況，就大幅度增加了中小跨徑公路橋梁施工救援的難度。此外，對于拱橋來說，設(shè)計應(yīng)用的石拱橋以及現(xiàn)澆連續(xù)箱梁橋型，其具備的抗震能力存在差異。如圖1所示，為中小跨徑公路橋梁抗震設(shè)計理念應(yīng)用流程。

圖1 中小跨徑公路橋梁抗震設(shè)計理念流程示意圖

2 優(yōu)化中小跨徑公路橋梁抗震設(shè)計策略

2.1 橋墩抗震設(shè)計

中小跨徑公路橋梁橋墩，是工程控制地震災(zāi)害影響的重要抗力構(gòu)件。為此，抗震設(shè)計人員應(yīng)從結(jié)構(gòu)體系出發(fā)，通過盡可能提高同一聯(lián)內(nèi)各個橋墩剛度設(shè)置的均勻性，來提高橋墩的抗震能力。此過程，要求設(shè)計人員還要將橋墩的延性充分利用起來，并結(jié)合計算方法來提高配筋的合理性。此外，設(shè)計人員還要充分考慮箍筋對橋墩延性以及承載能力的作用影響，并按照規(guī)范標準來確定箍筋體積的肢距、配筋率、直徑以及間距等。這是細化中小跨徑公路橋梁橋墩抗震設(shè)計應(yīng)用的有效方法，建設(shè)人員應(yīng)將其作用于實際。

2.2 梁體抗震設(shè)計

梁體受地震災(zāi)害影響主要體現(xiàn)在位移量增加，這是支座與擋塊結(jié)構(gòu)失效導(dǎo)致的。此過程，伸縮縫也會因為超出工作能力而出現(xiàn)失效，這些均會導(dǎo)致梁體脫離橋墩進而發(fā)生滑落。為此，抗震設(shè)計人員應(yīng)設(shè)置有效的橋梁滑落控制裝置，以防止橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)整體滑落現(xiàn)象。具體來說，可通過加強限位裝置，來阻止梁體出現(xiàn)過大位移。此外，還可通過增加支撐長度，來保證梁體臺帽具有必要的搭接長度。值得注意的是，此項設(shè)計雖然在《公路工程抗震規(guī)范》JTG B02-2013中并未給出相應(yīng)的的數(shù)值標準，但設(shè)計人員可在實際工作中結(jié)合工程建設(shè)情況進行設(shè)置。據(jù)對地區(qū)公路建設(shè)歷史數(shù)據(jù)資料的調(diào)差，如存在發(fā)生更大烈度地震情況，中小跨徑公路橋梁抗震設(shè)計人員應(yīng)通過設(shè)置連梁裝置，來作為防控梁體結(jié)構(gòu)滑落的最后一道防線。此裝置設(shè)計，應(yīng)將背墻、梁體以及橋墩連接起來，從而提高梁體結(jié)構(gòu)的作用穩(wěn)定性。

2.3 橋型設(shè)計

從中小跨徑公路橋梁抗震設(shè)計應(yīng)用現(xiàn)狀可以看出，地震災(zāi)害影響中不同橋型的設(shè)計效果存在一定差異，即并不是橋梁橋型設(shè)計抗震性能好，其實際抗震效果就高。每一種橋型的抗震設(shè)計均有一定的使用條件與范圍，為此，抗震設(shè)計人員應(yīng)從工程的所處條件入手，將提出的抗震設(shè)計理念作用于實踐。具體來說，抗震設(shè)計人員應(yīng)盡可能采用質(zhì)量以及剛度均勻的結(jié)構(gòu)形式，來提高設(shè)計應(yīng)用的合理性。對于處在跨越斷層帶的公路橋梁工程，設(shè)計人員應(yīng)采用簡支橋梁體系，以避免整體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)垮塌問題。當橋梁工程處于兩岸基礎(chǔ)條件良好且兩側(cè)邊坡存在潛在地質(zhì)災(zāi)害危險的情況下，抗震設(shè)計人員應(yīng)采用拱橋橋型，來提高結(jié)構(gòu)抵御落石的能力。

此外，在采用剛構(gòu)橋橋型進行抗震設(shè)計時，設(shè)計人員應(yīng)加大保險絲式單元的設(shè)計研究力度。即在修復(fù)與檢測部位預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)薄弱位置，進而提高各部分梁體結(jié)構(gòu)耗散地震災(zāi)害能量，從而縮短交通恢復(fù)時間。對于曲線橋梁施工方法無法控制地震災(zāi)害影響時，設(shè)計人員可通過提高結(jié)構(gòu)剛度以及質(zhì)量分布的均勻性，即加大連接構(gòu)造以及下部構(gòu)造設(shè)計的針對性，來實現(xiàn)災(zāi)害控制目標。

對于處在連續(xù)梁結(jié)構(gòu)的橋梁工程，抗震設(shè)計人員應(yīng)采用能夠保證上下部結(jié)構(gòu)連接均勻性目標的設(shè)計，從而使地震力均勻的分布到各個橋墩結(jié)構(gòu)上。這是避免中小跨徑公路橋梁工程項目中因某個橋墩出現(xiàn)因受力過大而造成破壞的有效策略。值得注意的是，對于連接構(gòu)造，應(yīng)采用固定連接方式，來對下部結(jié)構(gòu)進行特殊處理，即通過增加縱筋以及加密箍筋等措施方法，來實踐優(yōu)化抗震設(shè)計應(yīng)用目標。

3 結(jié)束語

綜上所述，中小跨徑公路橋梁的抗震設(shè)計應(yīng)根據(jù)工程所處的實際情況來進行橋型選擇，以提高各部分結(jié)構(gòu)作用的穩(wěn)定性，這是優(yōu)化路橋抗震設(shè)計應(yīng)用效率的關(guān)鍵。此外，抗震設(shè)計人員還應(yīng)提高同一聯(lián)內(nèi)各個橋墩剛度設(shè)置的均勻性以及加大保險絲式單元的設(shè)計研究力度，來降低橋墩與梁體受損的程度。事實證明，上述設(shè)計技術(shù)應(yīng)用，將提升災(zāi)害后小跨徑公路橋梁工程項目的交通恢復(fù)效率，從而為災(zāi)后抗震節(jié)省寶貴的救援時間。因此，相關(guān)建設(shè)人員應(yīng)將其重視起來，以實現(xiàn)經(jīng)濟發(fā)展的可持續(xù)性目標。

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[3] 盧宇波.中小跨徑公路橋梁抗震設(shè)計理念及方法[J].珠江水運,2016,(10):52-53.

2017-03-14

毛瑩瑩(1984-)，女，山西代縣人，工程師，研究方向：道路與橋梁設(shè)計。

U442

：C

：1008-3383(2017)07-0129-02