某橋梁抗震設(shè)計(jì)思路及措施分析

李旭明

（河南省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院股份有限公司清遠(yuǎn)分公司)

為滿足橋梁的抗震性能，需要切實(shí)強(qiáng)化橋梁的抗震設(shè)計(jì)，而耐久性設(shè)計(jì)也是抗震設(shè)計(jì)中必須注意的問題，所以需要緊密結(jié)合工程的實(shí)踐，對(duì)橋梁抗震設(shè)計(jì)的思路明確，并采取相應(yīng)的措施，切實(shí)提升橋梁抗震設(shè)計(jì)水平。橋梁抗震技術(shù)在整個(gè)橋梁建設(shè)中具有不可或缺的作用，不僅能有效地強(qiáng)化自身保護(hù)，而且還能將地震對(duì)其帶來的不利影響降到最低，使得橋梁的整體抗震性能得到提升。

1 工程實(shí)踐

本橋梁工程采用三跨混凝土懸臂梁，橋梁長(zhǎng)度為105m，其中，前跨為30m，中跨為45m，后跨為30m，中跨采用掛孔結(jié)構(gòu)，掛孔梁采用普通鋼筋混凝土梁，長(zhǎng)為15m，屬于梁式大橋，橋墩采用鋼筋混凝土雙柱橋墩，高為15m。該橋梁的預(yù)應(yīng)力布置時(shí)，采用T 型構(gòu)造的部分設(shè)置了頂板預(yù)應(yīng)力，而邊跨配置了底板預(yù)應(yīng)力。主橋?yàn)橄淞航孛妗Ｖ髁翰捎肅50 混凝土，橋墩采用C40 混凝土，預(yù)應(yīng)力鋼筋強(qiáng)度為1860MPa。本工程屬于某二級(jí)公路的橋梁，水平向的基本地震加速度值為0.15g，場(chǎng)地特征周期是0.4s，設(shè)防烈度為8 級(jí)，土層的平均剪切波速是209.8m/s，工程現(xiàn)場(chǎng)的覆蓋層厚度是11.5m，屬于二類場(chǎng)地，其土質(zhì)不用進(jìn)行抗液化處理，屬于規(guī)則橋梁。以下結(jié)合本工程的實(shí)踐，提出幾點(diǎn)橋梁抗震設(shè)計(jì)思路及措施。

2 橋梁抗震設(shè)計(jì)思路分析

2.1 橋梁抗震設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

⑴橋梁抗震設(shè)計(jì)需要計(jì)算結(jié)構(gòu)受力。由于橋梁抗震無論是從整體柔性上，還是橋梁承載力方面都需要充分考慮其受力均衡性，而且這也對(duì)橋梁在強(qiáng)震環(huán)境下保持穩(wěn)定性具有重要的影響作用。因此必須要對(duì)橋梁上部和下部結(jié)構(gòu)受力情況進(jìn)行計(jì)算。

⑵橋梁抗震設(shè)計(jì)存在軸向變形問題。由于橋梁的豎向載荷較大，不僅存在著一定的軸向變形問題，而且還會(huì)對(duì)連續(xù)梁彎矩產(chǎn)生較大影響，使之在負(fù)彎矩值減小的同時(shí)，還會(huì)導(dǎo)致正彎矩值加大，進(jìn)而導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)剪力與側(cè)移收到影響。

⑶橋梁抗震設(shè)計(jì)還具有結(jié)構(gòu)延展性。結(jié)構(gòu)延展性是橋梁的一個(gè)重要設(shè)計(jì)指標(biāo)，只有確保其滿足抗震級(jí)別要求，從而更好地在地震時(shí)確保其不會(huì)坍塌和變形。

2.2 橋梁抗震設(shè)計(jì)基本要求

2.2.1 確保橋梁抗震設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單性

橋梁設(shè)計(jì)必須考慮融入抗震設(shè)計(jì)，而且還應(yīng)確保其達(dá)到有效的承重能力。這一過程首要保證橋梁抗震設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單性，使之在簡(jiǎn)單計(jì)算下就明確得出橋梁抗震的受力情況分析，也由此確?？拐鹪O(shè)計(jì)的精確性。簡(jiǎn)單性設(shè)計(jì)要求下，既能使橋梁抗震免于遭受地震的嚴(yán)重破壞，還能由此鞏固橋梁設(shè)計(jì)中的薄弱環(huán)節(jié)，使其整體穩(wěn)定性與抗震性得以同步提升。

2.2.2 保證橋梁抗震設(shè)計(jì)的科學(xué)性

為了能全面提升橋梁抗震性能，需要從橋梁工程的實(shí)際情況出發(fā)，進(jìn)行嚴(yán)格的橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)劃，既要保證橋梁抗震中各安裝連接件的安全可靠性，還要確保其穩(wěn)固性。尤其是進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，以及橋墩、梁體等位置的連接時(shí)，使之達(dá)到整體設(shè)計(jì)的科學(xué)性與合理性，在發(fā)生地震時(shí)，抗震梁可以最大限度地承擔(dān)沖擊力，由此確保橋梁整體剛性達(dá)到使用要求，同時(shí)兼具良好的抗震性能。

2.2.3 橋梁抗震的合理性與完整性

在進(jìn)行橋梁抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)保證其完整性與合理性，由此既增強(qiáng)橋梁抗震的穩(wěn)固性，還能使其布局更加合理。在遵循這一設(shè)計(jì)要求前提下，不僅可以保證橋梁抗震外形與剛性達(dá)到協(xié)調(diào)統(tǒng)一，還能提升其整體抗側(cè)壓力，由此在增強(qiáng)橋梁抗震整體抵御能力的基礎(chǔ)上避免中心位置出現(xiàn)偏移，確保橋梁整體抗震性的提升。

2.3 橋梁抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

2.3.1 材料方面

一般而言，由于常規(guī)使用的砂石結(jié)構(gòu)顯然無法達(dá)到橋梁抗震要求，因此，可以合理選擇以鋼結(jié)構(gòu)為主，并結(jié)合多種復(fù)合型材料應(yīng)用，使之具有較強(qiáng)的抗震能力，應(yīng)選擇剛性較強(qiáng)的材料提升橋梁抗震穩(wěn)定性。因?yàn)闃蛄菏┕ぶ邪嘶炷龄摻Y(jié)構(gòu)、錨固件、橋墩、鋼索、制作與橋梁等結(jié)構(gòu)，而混凝土和金屬材料又屬于核心材料，因此在抗震設(shè)計(jì)時(shí)，需要結(jié)合材料的延性和橋梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來予以分析和設(shè)計(jì)，以更好地提升橋梁的抗震性能。例如在本工程中，通過應(yīng)用BIM 技術(shù)來模擬地震力之后，對(duì)不同材料在地震作用下的可靠性進(jìn)行了對(duì)比，做好材料的優(yōu)選。

2.3.2 性能設(shè)計(jì)

在性能設(shè)計(jì)中，主要是就地震的危害性，結(jié)合工程所在的實(shí)際，切實(shí)強(qiáng)化對(duì)其的量化分析，并對(duì)其防護(hù)范圍也要明確，這樣才能更好地滿足橋梁性能的需要。例如在本工程中，為了設(shè)計(jì)出不倒塌的橋梁，在本工程中，按照橋梁的剖面類型，對(duì)其場(chǎng)地設(shè)計(jì)系數(shù)進(jìn)行了確定，具體詳見表1，能有效的滿足需求。

表1

2.3.3 橋孔布設(shè)

在本工程中，采取大跨徑來設(shè)計(jì)，有助于每個(gè)橋墩與承臺(tái)的水平地震力的減少，并堅(jiān)持結(jié)構(gòu)對(duì)稱、剛度均勻的原則，采取跨徑多元的方式來布置，橋孔布設(shè)中，保證每聯(lián)內(nèi)的墩高相同，這樣才能在上部結(jié)構(gòu)由于受到地震作用時(shí)形成的水平震力能平均地作用在橋墩上。

2.3.4 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.3.5 下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，考慮到橋梁使用要求，為滿足結(jié)構(gòu)計(jì)算，需要對(duì)鋼筋混凝土矩形截面蓋梁的尺寸進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑黾樱⒃跈M向橋臺(tái)與橋墩蓋梁兩側(cè)做好抗震擋塊的設(shè)置，預(yù)防順橋、橫橋向出現(xiàn)落梁的情況。而在墩柱塑性鉸部位，則需要合理的確定其配筋率，避免因?yàn)槎罩目箯澬阅懿蛔愣霈F(xiàn)脆性破壞。

3 減震措施在橋梁抗震設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

抗震設(shè)計(jì)水平的高低，需要做好地震動(dòng)加速度時(shí)程分析，本工程采用E1/E2 兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)，并通過科學(xué)分析地震動(dòng)加速度時(shí)程，結(jié)果表明該橋梁結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的抗震性，這主要得益于在本工程設(shè)計(jì)中采用了以下措施：①采用HDR 橡膠皮支座，不僅阻尼高，而且隔震效果好；②采取分層的方式設(shè)計(jì)橡膠支座，使得橋梁的安全性和穩(wěn)定得到提升，尤其是橋梁與橋墩之間的應(yīng)力沖擊得到了有效的減緩；③加強(qiáng)鋼阻尼器的應(yīng)用；④鉛芯橡膠支座的應(yīng)用。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在橋梁抗震設(shè)計(jì)中，我們需要緊密結(jié)合工程的實(shí)踐，切實(shí)確定其設(shè)計(jì)思路，并采取針對(duì)性的措施，切實(shí)提高橋梁設(shè)計(jì)的水平，以滿足橋梁抗震的需要。