大跨度橋梁抗震設(shè)計研究

許偉龍

摘 要：在當(dāng)前我國交通事業(yè)迅速發(fā)展的前提下，大跨度橋梁建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，對橋梁的安全性和穩(wěn)定性提出了更高的要求和標(biāo)準(zhǔn)。但是在大跨度橋梁抗震設(shè)計過程中，由于其具有復(fù)雜性的特點(diǎn)，不僅需要進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠嬎?，而且要結(jié)合實際情況，分析橋梁的力學(xué)特征，從而保證橋梁的質(zhì)量。因此，本文針對大跨度橋梁的特點(diǎn)，就如何做好大跨度橋梁抗震設(shè)計進(jìn)行論述，然后提出合理化建議。

關(guān)鍵詞：大跨度；橋梁；抗震設(shè)計

中圖分類號：U441 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

在進(jìn)行大跨度橋梁設(shè)計過程中，需要針對實際情況，充分考慮當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)條件，分析歷史地震資料，從而提升大跨度橋梁設(shè)計的安全系數(shù)，保證橋梁的安全性和穩(wěn)定性，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。同時大跨度橋梁抗震設(shè)計過程比較復(fù)雜，就目前而言，國內(nèi)外很多橋梁都屬于中等跨橋梁的設(shè)計規(guī)范內(nèi)，根據(jù)我國的行業(yè)規(guī)范，在地震烈度7級別以上，需要做好抗震設(shè)計，從而滿足國家標(biāo)準(zhǔn)和要求。因此，本文針對實際情況針對大跨度橋梁設(shè)計展開論述。

1 橋梁抗震概念設(shè)計

根據(jù)大量的地震災(zāi)害經(jīng)驗，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計過程中，可以采用概念設(shè)計的理念，發(fā)揮其重要的指導(dǎo)作用。但是由于地震震動具有很強(qiáng)的復(fù)雜性和不確定性，并且計算模型與實際地震存在很大的差異。由此可知，在進(jìn)行橋梁抗震設(shè)計過程中，設(shè)計人員不能完全依靠計算，還要認(rèn)真分析橋梁的抗震性能，結(jié)合橋梁建設(shè)的性質(zhì)和特點(diǎn)，建立完善的抗震結(jié)構(gòu)體系，選擇科學(xué)合理的橋墩形式、過渡孔連接方式，保證橋梁的設(shè)計質(zhì)量。

因此，設(shè)計人員要根據(jù)實際場地條件，選擇最佳的結(jié)構(gòu)體系，估算動力特性和地震反應(yīng)，重點(diǎn)分析抗震薄弱位置，提升抗震的安全性。另外，設(shè)計人員要針對綜合評定的結(jié)果，判定抗震結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

2 大跨度橋梁抗震設(shè)計

為了保證大跨度橋梁設(shè)計質(zhì)量，需要結(jié)合實際情況，選擇最佳的場地，滿足實際建設(shè)施工的要求。根據(jù)對歷史地震調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在不同地質(zhì)條件下的建筑場地上，建筑物受到的破壞程度不同。在通常情況，地震對建筑結(jié)構(gòu)破壞的方式主要包括地基失效和場地震動等，其中地基失效主要是在地震作用下，影響到場地的穩(wěn)定性，為了降低破壞性，需要通過選擇合理的場地和做好地基處理，在場地和地基遭到破壞以后，就會產(chǎn)生滑坡和坍塌事故，導(dǎo)致嚴(yán)重的人員傷亡和財產(chǎn)損失。地震作用就是在強(qiáng)烈地面運(yùn)動的前提下，導(dǎo)致產(chǎn)生破壞作用。因此，為了減少地震破壞作用，需要做好抗震設(shè)計和減震設(shè)計，明確地震參數(shù)，選擇最佳的地段和位置，最大限度地避開結(jié)構(gòu)抗震不利的地段，保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

隨著能力保護(hù)設(shè)計思想的應(yīng)用，得到了廣大設(shè)計者的歡迎。在這種理念下，設(shè)計人員需要根據(jù)實際情況，明確橋梁強(qiáng)度級配，保證在產(chǎn)生地震破壞的影響下，提高可控制性，需要選擇最佳的塑性鉸位置，然后重點(diǎn)分析延性能力，避免橋梁出現(xiàn)脆性破壞問題。

2.1 常規(guī)設(shè)計方法與能力設(shè)計方法

能力保護(hù)設(shè)計原則的基本思想在于，在實際設(shè)計過程中，使結(jié)構(gòu)體系中的延性構(gòu)件和能力保護(hù)構(gòu)件形成強(qiáng)度等級差異，確保結(jié)構(gòu)構(gòu)件不發(fā)生脆性的破壞模式，見表1。

在能力設(shè)計方法抗震理念下，可以保證設(shè)計人員根據(jù)結(jié)構(gòu)屈服的狀態(tài)進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)置，提升結(jié)構(gòu)的韌性，保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，降低不確定因素的影響。

2.2 潛在塑性鉸位置的選擇

在進(jìn)行墩柱塑性鉸區(qū)域沿順橋向和橫橋向的斜截面抗剪強(qiáng)度設(shè)計過程中，需要按照以下公式進(jìn)行驗算：

在進(jìn)行大跨度橋梁施工過程中，縱向鋼筋的含量太高，對工程施工會產(chǎn)生不利影響，另外，縱向鋼筋含量過高還會影響墩柱的延性，所以縱向鋼筋的含量應(yīng)有上限。根據(jù)Caltrans規(guī)范，縱筋之間的最大間距不得超過20cm。

橫向箍筋有延性橋墩中起到以下幾方面的作用：約束塑性鉸區(qū)混凝土；提供抗剪能力；防止縱向鋼筋壓屈。因此，各國規(guī)范對延性橋墩中橫向箍筋的有關(guān)規(guī)定也是最多的。

2.4 B 類、C 類橋梁墩柱的變形驗算

在E2 地震作用下，一般情況應(yīng)驗算潛在塑性鉸區(qū)域沿順橋向和橫橋向的塑性轉(zhuǎn)動能力，但對于規(guī)則橋梁，可驗算橋墩墩頂?shù)奈灰?；對于高寬比小?.5 的矮墩，可不驗算橋墩的變形，但應(yīng)驗算強(qiáng)度。應(yīng)按下式驗算橋墩潛在塑性鉸區(qū)域沿順橋向和橫橋向的塑性轉(zhuǎn)動能力：θp≤θu。

θp—在E2 地震作用下，潛在塑性鉸區(qū)域的塑性轉(zhuǎn)角；

θu—塑性鉸區(qū)域的最大容許轉(zhuǎn)角。

綜上所述，在進(jìn)行大跨度橋梁抗震設(shè)計過程中，由于設(shè)計過程比較復(fù)雜，需要根據(jù)場地的實際情況，分析地震反應(yīng)和特點(diǎn)，然后引進(jìn)科學(xué)合理的設(shè)計理念，采取有效抗震措施，安裝相應(yīng)的抗震裝置，優(yōu)化整體抗震體系設(shè)計的效果，滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和要求，不斷延長橋梁的壽命，發(fā)揮大跨度橋梁在整個道路運(yùn)輸過程中的重要作用。

參考文獻(xiàn)

[1]周業(yè)超.大跨度橋梁抗震設(shè)計實用方法的相關(guān)思考[J].建材與裝飾，2017（37）：228-229.

[2]劉炯.大跨度橋梁抗震設(shè)計措施探討[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2017（3）：228-229.

[3]夏修身，戴勝勇，陳興沖，等.川藏鐵路大跨度橋梁抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)研究[J].鐵道學(xué)報，2016，38（10）：85-89.

[4]楊坤，張琳琳.大跨度橋梁抗震設(shè)計實用方法[J].四川建材，2015，41（4）：40-41.

[5]郭理學(xué). 基于大跨度橋梁抗震設(shè)計及加固技術(shù)的研究[J]. 科技與企業(yè)，2015（4）：155-156.