公路橋梁設(shè)計(jì)與抗震措施分析

白 瑾

(山西誠(chéng)達(dá)公路勘察設(shè)計(jì)有限公司，山西 太原 030012)

地震災(zāi)害屬于一種常見的自然現(xiàn)象，近年來隨著地殼的運(yùn)動(dòng)地震災(zāi)害頻繁發(fā)生，出現(xiàn)地震災(zāi)害在一定的程度上就會(huì)影響到公路橋梁的穩(wěn)定性與安全性，嚴(yán)重的還會(huì)引起公路橋梁坍塌，危害人們的生命，因此，為了預(yù)防地震災(zāi)害給橋梁工程造成的危害，在公路橋梁設(shè)計(jì)過程中，需要做好抗震設(shè)計(jì)以保證公路橋梁的質(zhì)量能夠滿足實(shí)際要求。

1 橋梁地震出現(xiàn)的破壞現(xiàn)象

1.1 落梁式破壞

落梁破壞的結(jié)構(gòu)形式分為兩種，第一種是因?yàn)閺椥栽O(shè)計(jì)理論使用了毛截面剛度，采用該方式就會(huì)導(dǎo)致橋梁工程在受到橫向地震作用的時(shí)候產(chǎn)生移位的情況。同時(shí)在活動(dòng)結(jié)束點(diǎn)設(shè)置的制作長(zhǎng)度不足，就會(huì)導(dǎo)致橋梁之間的橫向間距不足而引發(fā)的相互沖擊，最后導(dǎo)致落梁相互之間產(chǎn)生碰撞破壞。而另外一種主要是因?yàn)槭艿降鼗磷饔枚纬傻囊环N地震位移，一般情況下，出現(xiàn)這種橋梁震害的位置主要是軟土地基與液化地基的橋梁上的。對(duì)于軟土來說，由于它會(huì)影響到橋梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)反應(yīng)，使得落梁的性能下降，從而出現(xiàn)沉陷、傾斜問題。

1.2 橋臺(tái)式沉陷

橋臺(tái)在受到地震加速的作用下，橋臺(tái)的縱向土壓力會(huì)增加，這主要是橋臺(tái)的填土與橋臺(tái)不是結(jié)合一體的，兩者之間會(huì)在地震的作用下產(chǎn)生碰撞出現(xiàn)被動(dòng)壓力，導(dǎo)致橋臺(tái)向著橋跨的位置移動(dòng)。并且橋面起到的是支撐作用，當(dāng)橋臺(tái)出現(xiàn)位移后就會(huì)想著豎向的支點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，使得基礎(chǔ)出現(xiàn)破壞，且在外界壓力不斷增加的情況下就會(huì)使得橋臺(tái)沉陷。

1.3 墩柱式破壞

橋梁工程屬于“頭重腳輕”結(jié)構(gòu)，通常情況下，橋梁墩柱是橋梁抗側(cè)向力的基本結(jié)構(gòu)，因此，在地震災(zāi)害出現(xiàn)時(shí)往往墩柱受到破壞最直接，一般情況下，墩柱出現(xiàn)的破壞形式有多種，常見的有：縱筋搭接區(qū)的抗彎能力不強(qiáng)、抗剪能力不夠、彎曲強(qiáng)度不夠等引起的，一旦墩柱結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破壞就會(huì)產(chǎn)生多米骨效應(yīng)，引起橋梁坍塌、傾斜嚴(yán)重問題[1]。

1.4 蓋梁式破壞

對(duì)于公路橋梁工程來說，蓋梁的結(jié)構(gòu)方式有兩種，分別為懸臂結(jié)構(gòu)與兩端剛結(jié)于柱的深梁結(jié)構(gòu)。但是蓋梁結(jié)構(gòu)較短，因此在地震作用下就會(huì)出現(xiàn)抗剪強(qiáng)度不足以及錨固筋抗拉能力不足等問題，進(jìn)而引起錨固段出現(xiàn)破壞，那么蓋梁的結(jié)構(gòu)就會(huì)出現(xiàn)大面積破壞。

2 橋梁抗震設(shè)計(jì)

2.1 合理選址

在橋梁工程建設(shè)的過程中，前期的主要內(nèi)容是做好合理的選址，確定在設(shè)計(jì)過程中需要對(duì)橋梁建設(shè)場(chǎng)地進(jìn)行研究。保證橋梁建筑的基礎(chǔ)屬于穩(wěn)固的狀態(tài)。其次，在橋址選擇的過程中，主要對(duì)地基進(jìn)行考察，選址位置不能在軟土地基上建設(shè)，以免由于地基的不穩(wěn)定影響整體工程的穩(wěn)定性。

2.2 系統(tǒng)規(guī)范的結(jié)構(gòu)整體

首先在公路橋梁設(shè)計(jì)過程中，對(duì)于橋梁各個(gè)部分的設(shè)計(jì)內(nèi)容需要保持它的受力，以及受力上處于平衡的狀態(tài)，并且要求橋梁各個(gè)部件與橋梁主體之間有很好的連接度。其次在設(shè)計(jì)的過程中，對(duì)于橋梁主體材料需要選擇硬質(zhì)材料為主，特別是針對(duì)一些地震多發(fā)的區(qū)域，那么在設(shè)計(jì)的過程中需要避免采用連接式的橋面主體，以減少橋梁主體在受到地震影響下導(dǎo)致坍塌的現(xiàn)象。

2.3 高剛度、強(qiáng)度與延性的結(jié)構(gòu)構(gòu)件

一般情況下，地震產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)振動(dòng)是導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)受到破壞的關(guān)鍵因素。所以，在橋梁抗震設(shè)計(jì)的階段中，需要將具備高強(qiáng)度、高剛度的結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作出來，使其能夠?qū)⒌卣甬a(chǎn)生的強(qiáng)度傳入地基中，以達(dá)到抗震的目的。其中在控制橋梁結(jié)構(gòu)變形中，高剛度控制方式起到的優(yōu)勢(shì)比較顯著，所以設(shè)計(jì)時(shí)相關(guān)的設(shè)計(jì)人員需要格外關(guān)注。

3 公路橋梁設(shè)計(jì)抗震設(shè)防措施

3.1 上部結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防措施

1)盡量采用連續(xù)橋跨。在公路橋梁設(shè)計(jì)過程中，需要盡可能的使用連續(xù)跨梁取代傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方式，從而能夠?qū)⑸炜s縫的數(shù)量減少，降低落梁的可能性，這對(duì)提高橋梁上的行車舒適性有重要的作用。

2)橋跨不宜太長(zhǎng)。在設(shè)計(jì)時(shí)針對(duì)地震區(qū)域強(qiáng)化，不能夠設(shè)計(jì)過程大跨度就會(huì)影響到墩柱的軸向壓力就會(huì)減少墩柱的延伸功能。

3)簡(jiǎn)支橋梁加固措施。在設(shè)計(jì)過程中針對(duì)簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)，需要做好橋面連續(xù)構(gòu)造的強(qiáng)度控制，并且在設(shè)計(jì)過程中，當(dāng)梁和梁之間橋臺(tái)和梁之間需要使用鋼筋拉桿對(duì)齊連接，保證具備足夠的運(yùn)力，減少主梁出現(xiàn)移位時(shí)產(chǎn)生的破壞。此外在設(shè)計(jì)過程中，還要按照實(shí)際的情況增加制作的寬度以及蓋梁的寬度，同時(shí)還要將相應(yīng)的格擋裝置設(shè)置。其次,設(shè)計(jì)過程中還可以選擇防震錨栓，通過該裝置的應(yīng)用能夠保證處于平常荷載作用下，梁體能夠在預(yù)留的空間位置上實(shí)現(xiàn)內(nèi)縮變形和只有滑動(dòng)；同時(shí)，當(dāng)出現(xiàn)地震荷載時(shí)，防震錨栓還能夠發(fā)揮出限位耗能的功效，將地震產(chǎn)生的能力消除[2]。

3.2 支座抗震設(shè)防措施

在公路橋梁設(shè)計(jì)過程，對(duì)于支座抗震設(shè)防的措施主要有三種，分別為：一是在設(shè)計(jì)時(shí)針對(duì)使用橡膠支座但是無固定支座的橋梁，需要按照實(shí)際情況加設(shè)擋軌或者防移角鋼，使其按照支座抗震設(shè)計(jì)的方式進(jìn)行隔震。二是在高強(qiáng)度抗震區(qū)域設(shè)計(jì)時(shí)，需要在縱向位置將一定的消能裝置設(shè)置，例如采用橡膠支座，鉛鋅支柱等措施，減少地震產(chǎn)生的影響保證平橋的梁荷載作用能夠得到提高。三是在拱橋設(shè)計(jì)過程中，由于制作水平移位，它的敏感性非常高，因此在設(shè)計(jì)的過程中，需要研究橋梁產(chǎn)生的慣性引起的反應(yīng)，所以在選擇拱橋墩臺(tái)基礎(chǔ)上，需要將其建筑在地質(zhì)穩(wěn)固的場(chǎng)地上保證地震產(chǎn)生作用時(shí)，各個(gè)制作能夠?qū)崿F(xiàn)同步激振。

3.3 下部結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防措施

1)下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在公路橋梁設(shè)計(jì)過程中，對(duì)于橋位的選址，一般情況下是選擇在穩(wěn)定的河段位置上，在實(shí)踐過程中，如果必須在穩(wěn)定性不高的軟弱體上進(jìn)行施工，那么需要設(shè)計(jì)好橋梁中線的位置，這樣能夠減少地震產(chǎn)生的河岸產(chǎn)生的影響。

2)墩柱設(shè)計(jì)。一般情況下，螺旋形箍筋是墩柱設(shè)計(jì)中常用的方式，由于墩身和基礎(chǔ)的縱向鋼筋伸入梁蓋與承臺(tái)會(huì)存在高估程度，它會(huì)增強(qiáng)連接點(diǎn)的性能，所以，在進(jìn)行墩柱設(shè)計(jì)的過程中，需要做好抗震措施，使其穩(wěn)定性得到有效提升，并且在設(shè)計(jì)中需要將延長(zhǎng)振動(dòng)周期因素納入考慮范圍，以保證在地震災(zāi)害發(fā)生時(shí)能夠通過專用的裝置將地震的作用散發(fā)到基礎(chǔ)下。其次,在下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，還需要考慮到橋梁墩柱的埋入深度與直徑大小，同時(shí)還需要對(duì)墩柱的結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比選擇，選擇符合實(shí)際情況的結(jié)構(gòu)形式從而提升橋梁工程的質(zhì)量[3]。

4 結(jié)語

在公路橋梁設(shè)計(jì)的過程中，采用合理的設(shè)計(jì)手段能夠提高公路橋梁的質(zhì)量，而對(duì)于抗震措施而言，在設(shè)計(jì)過程中要結(jié)合實(shí)際的情況，做好橋梁的選址以及橋梁結(jié)構(gòu)的方式，通過科學(xué)的抗震技術(shù)應(yīng)用，提高公路橋梁的設(shè)計(jì)水平。