橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)與設(shè)防措施

許華東 朱漢容

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國道路交通發(fā)展也得到了有力的推動(dòng)，為了更好的滿足社會(huì)發(fā)展所需，道路建設(shè)工程也在不斷增多，其規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，因此橋梁工程也越來越多。橋梁工程建設(shè)與普通道路工程建設(shè)相比具有更高的復(fù)雜性、技術(shù)性，如橋梁工程對結(jié)構(gòu)抗震性就具有更高的要求。只有保證了橋梁結(jié)構(gòu)的抗震水平，才能夠保證橋梁的穩(wěn)定性和安全性?；诖耍疚木蜆蛄航Y(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)與設(shè)防措施進(jìn)行詳細(xì)分析，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)工作者提供一些參考意見。

關(guān)鍵詞：橋梁;結(jié)構(gòu);設(shè)防措施;抗震設(shè)計(jì)

中圖分類號：U442.55 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

一直以來，在道路工程建設(shè)中，橋梁都是道路工程的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，橋梁工程的質(zhì)量安全是否可靠，將直接影響到道路工程的整體質(zhì)量和安全。橋梁工程相比普通了道路工程而言，其所處的場地、地基及地形和地貌都更加復(fù)雜，所以這也對橋梁的結(jié)構(gòu)提出了更高的要求。如橋梁結(jié)構(gòu)需要具備更高的承重能力、剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性，這樣才能夠保證橋梁的安全與穩(wěn)定。而其中如何保證橋梁的抗震能力也是橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)考慮的問題。地震對橋梁的破壞作用是巨大的，由于橋梁結(jié)構(gòu)的特殊性，所以一旦發(fā)生地震將造成嚴(yán)重的后果，所以在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，必須根據(jù)橋梁建設(shè)的特點(diǎn)和要求做好結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，以及采取有效的設(shè)防措施，以此來保證橋梁結(jié)構(gòu)的整體水平。

1 橋梁結(jié)構(gòu)震害分析

地震對橋梁結(jié)構(gòu)的影響是巨大的，會(huì)直接導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)破壞，進(jìn)而影響橋梁安全和質(zhì)量。為了更好的做好橋梁結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)與設(shè)防工作，就必須對橋梁結(jié)構(gòu)的振海類型及原因有所了解。橋梁結(jié)構(gòu)震害包括橋梁結(jié)構(gòu)振動(dòng)和場地相對位移產(chǎn)生強(qiáng)制變形另種形式。第一種形式主要為場地運(yùn)動(dòng)所引起，在慣性力下會(huì)把地震作用施加在橋梁結(jié)構(gòu)上，進(jìn)而導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)振動(dòng)。第二種形式主要為場地相對位移所引起，在場地位移下通過支點(diǎn)強(qiáng)制變形產(chǎn)生的超靜定內(nèi)力，進(jìn)而導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)變形[1]。地震作用下，橋梁結(jié)構(gòu)會(huì)受到不同程度的破壞，進(jìn)而導(dǎo)致各種質(zhì)量安全問題的發(fā)生。如橋墩開裂、傾斜，支座錨栓剪斷，橋墩滑移、落梁倒塌等。由于地震對橋梁結(jié)構(gòu)的破壞程度不同，所以震害的表現(xiàn)形式也有所不同，如地震發(fā)生后，導(dǎo)致橋梁產(chǎn)生位移，在位移過程中就會(huì)對橋梁上部結(jié)構(gòu)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)造成影響，由于節(jié)點(diǎn)承載力和角度發(fā)生變化，就會(huì)導(dǎo)致橋梁梁體相互撞擊，出現(xiàn)橋梁整體隆起的表現(xiàn)，如圖1所示。地震發(fā)生后，由于橋梁地基周圍土質(zhì)發(fā)生液化，所以也會(huì)導(dǎo)致橋梁發(fā)生位移，在位移影響下，很容易導(dǎo)致橋梁出現(xiàn)落梁的表現(xiàn)。除此之外，橋墩剪切破壞、支座破壞、橋墩彎曲破壞都是橋梁震害的常見表現(xiàn)形式。對此，為了最大程度降低橋梁震害的影響，就必須做好橋梁結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)及設(shè)防措施。

2 橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

2.1 橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法

我國在橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方面具有較多的設(shè)計(jì)方法，如靜力法、反應(yīng)譜法、時(shí)程分析法等，不同的設(shè)計(jì)方法在具體設(shè)計(jì)方面有所不同，因此，在應(yīng)用方面也具有一定的差異性。就靜力法而言，即從地震加速度方面對橋梁結(jié)構(gòu)破壞進(jìn)行分析，以此來進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的一種方法[2]。這種方法在設(shè)計(jì)過程中容易忽略公路橋梁自身結(jié)構(gòu)對整體結(jié)構(gòu)的影響，所以在應(yīng)用方面也具有一定的局限性。一般靜力法可以應(yīng)用于剛度較大的重力橋墩結(jié)構(gòu)和橋臺結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中。反應(yīng)譜法是目前橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中常用的一種方法，在具體應(yīng)用過程中，即將動(dòng)力問題轉(zhuǎn)為等效的靜力問題，按照規(guī)范反應(yīng)譜計(jì)算就可以得到公路橋梁結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)意義上的整體最大反應(yīng)值，進(jìn)而可以為抗震設(shè)計(jì)提供可靠的依據(jù)。時(shí)程分析法是對橋梁結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)微分方程進(jìn)行逐步積分求解的一種動(dòng)力分析法，其可以計(jì)算出橋梁結(jié)構(gòu)各個(gè)質(zhì)點(diǎn)隨著時(shí)間變化的位移、速度，同時(shí)還可以計(jì)算出構(gòu)件內(nèi)力和變形的時(shí)程變化。該抗震設(shè)計(jì)方法在重要、復(fù)雜、大跨度的橋梁抗震設(shè)計(jì)中發(fā)揮著重要的作用。

2.2 橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)

橋梁結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)具有一定的復(fù)雜性和技術(shù)性，需要根據(jù)橋梁不同部分進(jìn)行針對性的抗震設(shè)計(jì)，以此來提高抗震設(shè)計(jì)的有效性[3]。以橋梁上部結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)為例，就需要根據(jù)結(jié)構(gòu)形式、跨徑大小進(jìn)行設(shè)計(jì)，如橋梁跨徑較大，則需要在設(shè)計(jì)方面選擇整體性較好的截面，以此來提高橋梁上部結(jié)構(gòu)的抗震性能，如圖2所示。如要進(jìn)一步增加橋梁上部結(jié)構(gòu)的抗震能力，可以增加上部結(jié)構(gòu)的整體性，以此來限制上部結(jié)構(gòu)在發(fā)生地震時(shí)的移位。如橋梁建設(shè)過程中采取的為多跨簡支梁，則需要在抗震設(shè)計(jì)中增強(qiáng)梁與梁之間的縱橫關(guān)系，保證橋面的連續(xù)性。就橋梁下部結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)為例，則需要選擇土質(zhì)偏硬、穩(wěn)定的區(qū)域作為橋梁地基，為保證下部橋臺結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，可以選擇U型結(jié)構(gòu)或T型結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在具體施工中則可以使用重力式橋臺進(jìn)行施工。連接件是橋梁結(jié)構(gòu)中尤為重要的組成部分，在抗震設(shè)計(jì)過程中，需要重視對連接件，如伸縮縫、支座的抗震設(shè)計(jì)，如盡可能減少伸縮縫數(shù)量，提高伸縮縫變形能力，在橋墩上布置彈性支座等，以此來提高橋梁的抗震性能。

3 橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防措施

為了提高橋梁結(jié)構(gòu)的抗震性能，必須做好橋梁結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防工作。首先，在橋梁場地的選擇方面，就需要根據(jù)抗震需求科學(xué)選擇場地。比如可以對區(qū)域的地震危險(xiǎn)性進(jìn)行分析，盡可能選擇安全的建設(shè)場地，具體應(yīng)該以堅(jiān)硬的場地為宜，堅(jiān)硬的場地在發(fā)生地震時(shí)可以避免地基失效問題的發(fā)生，這對于降低震害對橋梁結(jié)構(gòu)的影響具有重要的意義[4]。其次，為了保證橋梁結(jié)構(gòu)抗震性能的可靠性，還需要保證整個(gè)橋梁體系的完整性和規(guī)則性，這也是一項(xiàng)尤為重要的設(shè)防措施。比如橋梁建設(shè)過程中，其上部結(jié)構(gòu)必須保證連續(xù)性，這對于降低地震時(shí)對上部結(jié)構(gòu)造成的影響具有重要的作用，同時(shí)還可以更好的發(fā)揮結(jié)構(gòu)的空間作用。而就橋梁的規(guī)則性而言，即在橋梁平面或立面以及結(jié)構(gòu)的布置方面，都必須保證幾何尺寸、剛度、對稱、均勻的規(guī)則性，這樣可以避免突然震動(dòng)變化對橋梁結(jié)構(gòu)造成的影響。最后，在橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防方面，還需要加強(qiáng)提高結(jié)構(gòu)和構(gòu)建的強(qiáng)度和延性，以此來起到抗震設(shè)防的作用。比如可以利用橋墩自身加強(qiáng)的延性和強(qiáng)度，將地震力通過限度內(nèi)的塑性變形漸漸分散，以此來實(shí)現(xiàn)對震害的有效耗散。強(qiáng)度與延性是決定橋梁結(jié)構(gòu)抗震性能的重要參數(shù)，所以在抗震設(shè)防中必須提高重視。

4 結(jié)束語

在道路工程建設(shè)過程中，提高對橋梁工程抗震設(shè)計(jì)的重視是尤為重要和必要的。橋梁由于本身結(jié)構(gòu)的特殊性，一旦發(fā)生地震，其抗震性能是保證橋梁安全的重要措施。所以在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，必須根據(jù)橋梁建設(shè)的特點(diǎn)、抗震需求、設(shè)計(jì)規(guī)范等做好抗震設(shè)計(jì)，保證橋梁結(jié)構(gòu)滿足抗震設(shè)防需求，則對于降低地震災(zāi)害對橋梁安全及穩(wěn)定造成的不利影響具有重要的作用，進(jìn)而可以更好的保證橋梁安全及質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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