土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震問題

郝義東

沈陽(yáng)譽(yù)豐祥市政工程有限公司 遼寧沈陽(yáng) 110000

研究表明，引起橋梁振動(dòng)并造成破壞的主要因素包含船舶撞擊、風(fēng)、地震等。而相較于風(fēng)、船撞等其他因素來說，地震在其中扮演著重要的角色，全球范圍內(nèi)大部分的橋梁損壞都是由地震造成的。因此，降低橋梁震害產(chǎn)生的影響是目前首要解決的難題，人們可以結(jié)合現(xiàn)有環(huán)境的實(shí)際情況，充分利用抗震設(shè)計(jì)方法降低震害對(duì)橋梁帶來的危害。同時(shí)，要加強(qiáng)抗震理論的研究，使其在側(cè)重原有強(qiáng)度的同時(shí)向更加注重性能的方向轉(zhuǎn)變，為后續(xù)的研究和實(shí)踐提供參考，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 橋梁震害發(fā)生的主要原因

地震的瞬發(fā)性極強(qiáng)，并且伴隨著極大的破壞性，是一種能夠從多維度造成橋梁破壞的自然災(zāi)害。橋梁是一個(gè)有機(jī)統(tǒng)一的整體，各個(gè)部位緊密聯(lián)結(jié)，相互影響。所以，必須從多角度對(duì)橋梁震害產(chǎn)生的原因加以分析。研究表明，產(chǎn)生的主要原因有以下幾點(diǎn)：①橋梁原有的支撐性受到破壞，無(wú)法維持良好的穩(wěn)定性，造成橋梁損壞。例如，橋臺(tái)發(fā)生重心偏移，相鄰橋墩發(fā)生錯(cuò)位或斷裂情況等。②地基下沉將會(huì)從底部影響橋梁的穩(wěn)定性，致使整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生下沉或坍塌，因此，地基基礎(chǔ)是完成高質(zhì)量橋梁結(jié)構(gòu)的首要條件，具有重要作用[1]。③地震具有持續(xù)性，能夠不斷對(duì)橋臺(tái)、橋墩等橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行相互碰撞，發(fā)生不可避免的損害和破壞。④橋梁設(shè)計(jì)的好壞是決定橋梁抗震性能的先決條件，優(yōu)良的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及安全有效的減震隔震措施能夠有效預(yù)防減少橋梁地震災(zāi)害。

2 土木工程的抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 選擇合理的施工場(chǎng)地

眾所周知，在不同的地點(diǎn)進(jìn)行施工所呈現(xiàn)的設(shè)計(jì)效果也會(huì)有所不同。所以在土木工程開始之前首先要選擇合理的施工場(chǎng)地，從根本上保證施工設(shè)計(jì)的合理性、穩(wěn)定性。在進(jìn)行施工場(chǎng)地的選擇時(shí)，有關(guān)人員一定要注意該地區(qū)地形因素、地震發(fā)生頻率及地理位置的考慮，特別是對(duì)于一些地震發(fā)生頻率較高的地區(qū)，一定要在施工場(chǎng)地的選擇方面給與重視。在條件允許的情況下，選擇舒適平坦、視野開闊的地區(qū)會(huì)比較好，這樣的地理位置能夠減少土木工程抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)難度及施工難度，也會(huì)減少由于地形因素等對(duì)工程設(shè)計(jì)帶來的影響。

2.2 采取特殊的防震材料

為了提高土木工程的抗震性能，要選取科學(xué)的防震材料。通過對(duì)工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行隔震處理提高整個(gè)土木工程的總體質(zhì)量。一方面要對(duì)整個(gè)工程的地基進(jìn)行有效處理，降低地震發(fā)生對(duì)整個(gè)路橋物所造成的損傷，另外在工程地基的底部部分鋪設(shè)一定的沙子和粘土，也能夠?qū)Φ卣甬a(chǎn)生緩沖和延緩的效果。當(dāng)下較為流行的一種方法是選取一定的瀝青、沙子以及粘土等作為地基的填充物，增強(qiáng)整個(gè)路橋物的防震效果，有效的降低地震所帶來的危害[2]。

2.3 結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)置

在路橋結(jié)構(gòu)體系不同的基礎(chǔ)上，路橋物的路橋效果及經(jīng)濟(jì)效益也會(huì)存在本質(zhì)上的區(qū)別。因此，在開展抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的過程中，需要格外注重抗震結(jié)構(gòu)體系的構(gòu)建，嚴(yán)格按照抗震規(guī)范開展設(shè)計(jì)工作，并明確計(jì)算抗震傳遞途徑，構(gòu)建多元化的傳遞方案?？拐鸾Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架初步制定之后，需要充分體現(xiàn)符合時(shí)代發(fā)展規(guī)律的設(shè)計(jì)理念以及專業(yè)的設(shè)計(jì)技能，尤其是關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)部位，更需要進(jìn)行詳細(xì)準(zhǔn)確的說明，確保施工方能夠準(zhǔn)確了解設(shè)計(jì)方的初衷和設(shè)計(jì)目的。同時(shí)，設(shè)計(jì)過程中可以借助地震模擬的方式對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，模擬在不同地震等級(jí)的情況下，路橋各個(gè)結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況，如柱梁變形、墻體承載能力等內(nèi)容。而在路橋結(jié)構(gòu)的規(guī)劃環(huán)節(jié)當(dāng)中，需要明確規(guī)劃工作的重點(diǎn)難點(diǎn)，對(duì)設(shè)計(jì)框架進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，促使設(shè)計(jì)效果不斷提升。

2.4 抗震加固

目前對(duì)于鋼筋混凝土橋梁的抗震加固處理主要采取補(bǔ)強(qiáng)加固、增大截面等常規(guī)加固方法或者更換隔震支座等隔震耗能加固方法。兩種方法，由于作用機(jī)理的差異，使其在施工方式、管理流程等方面有著一定的不同。具體來看：①抗震加固的方法主要涵蓋了加固補(bǔ)強(qiáng)、體外預(yù)應(yīng)力加固、改變結(jié)構(gòu)體系加固等方法。這些加固方法的主要原理在于，采取必要的加固手段，不斷提高鋼筋混凝土橋梁的側(cè)向高度。這類抗震加固方法，操作難度較小，施工周期較短，技術(shù)要求相對(duì)較低，但是在實(shí)際加固過程中，導(dǎo)致整個(gè)鋼筋混凝土橋梁剛度過大，在地震的作用下，極易發(fā)生結(jié)構(gòu)性損傷，削弱了抗震加固能力?？拐鸺庸虆^(qū)域與橋梁原有建筑結(jié)構(gòu)在延展性等方面存在較大差異，地震發(fā)生時(shí)，極易出現(xiàn)橋梁局部剛度突變，造成應(yīng)力的過度集中，造成結(jié)構(gòu)性損傷[3]。②隔震耗能加固方案通過增設(shè)縱向限位器、橫向限位器、防落梁、緩沖器等手段，使得整個(gè)鋼筋混凝土橋梁的動(dòng)力學(xué)特性發(fā)生了明顯變化，增加了橋梁結(jié)構(gòu)的彈性形變量，整個(gè)施工活動(dòng)，對(duì)于橋梁原有的建筑結(jié)構(gòu)影響不大，但是施工成本加高。以隔震支架為例，目前其市場(chǎng)價(jià)格保持在20000元左右，巨大的抗震加固成本，無(wú)疑影響了隔震耗能加固方案的實(shí)用性。出于鋼筋混凝土橋梁抗震加固水平以及經(jīng)濟(jì)性的考慮，為實(shí)現(xiàn)二者之間的有效平衡，在進(jìn)行鋼筋混凝土加固方案選擇的過程中，工作人員需要對(duì)整個(gè)施工方案的加固效果以及成本之間關(guān)聯(lián)性進(jìn)行系統(tǒng)性評(píng)估，尋求最優(yōu)化的抗震加固方案，為后續(xù)施工活動(dòng)的開展提供方向性引導(dǎo)，保證施工效果，不斷提升鋼筋混凝土橋梁的抗震能力。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，橋梁是連接抗震救災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的重要通道，因而對(duì)于橋梁的抗震設(shè)計(jì)決不能掉以輕心。在滿足國(guó)家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的前提下高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)地完成橋梁建設(shè)?，F(xiàn)今，雖然地震具有不可預(yù)見性，但人們必須時(shí)刻保持警醒，提前做好安全防范措施。緊密結(jié)合橋梁施工的具體環(huán)境以及抗震級(jí)別要求，多重視橋梁結(jié)構(gòu)、各個(gè)部件連接方式以及橋墩主梁等的有機(jī)結(jié)合和細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，進(jìn)一步對(duì)橋梁的設(shè)計(jì)質(zhì)量進(jìn)行提升和完善。