橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)及抗震措施

胡孔亮

合肥市市政設(shè)計(jì)研究總院有限公司 安徽合肥 230001

橋梁為我國(guó)的交通提供了無(wú)數(shù)便利，極大地改善了人們的出行，但安全問(wèn)題也越來(lái)越受到重視。我國(guó)是一個(gè)頻繁發(fā)生地震活動(dòng)的國(guó)家，而地震會(huì)對(duì)橋梁安全造成嚴(yán)重的威脅，如海城地震、唐山地震、汶川地震等都給人類(lèi)留下極大的損失，對(duì)廣大人民群眾的生命安全造成嚴(yán)重威脅，且給整個(gè)國(guó)家造成不可磨滅的經(jīng)濟(jì)損失?；诖?，人們需要高度重視橋梁結(jié)構(gòu)抗震性能的研究。在傳統(tǒng)抗震思想中，為促進(jìn)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度的顯著提高，通常通過(guò)截面尺寸的增大、配筋的增強(qiáng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，利用這種“以鋼代鋼”的方法，使得結(jié)構(gòu)上部傳遞的地震效應(yīng)顯著增強(qiáng)，破壞結(jié)構(gòu)的薄弱部位，由此會(huì)對(duì)整個(gè)橋梁安全造成嚴(yán)重影響。橋梁減隔震技術(shù)是重要的抗震技術(shù)措施之一，其能夠解決傳統(tǒng)抗震思想弊端，還能夠促進(jìn)橋梁結(jié)構(gòu)抗震性能的進(jìn)一步提高，從而很大程度上減小地震對(duì)橋梁的破壞。因此，它在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用具有重要意義。

1 橋梁震害的原因分析

根據(jù)橋梁由地震摧毀所發(fā)生的破壞原因的不同可分為下列幾種情況：①在遇到突發(fā)強(qiáng)力地震時(shí)，因地形地貌的劇烈畸變而造成橋梁道路兩岸的地層出現(xiàn)滑移，致使橋梁結(jié)構(gòu)受到一定程度的損壞。②對(duì)橋梁地基造成的損壞，在地震超強(qiáng)沖擊力的影響下，將會(huì)使橋梁河床的砂土液化，導(dǎo)致橋梁地基表面出現(xiàn)平整度不一的情況，也會(huì)造成橋梁墩臺(tái)等原有的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)下沉或不均勻下沉而受到損壞。③由于橋梁抗力受到一定限制，地震力作用效應(yīng)導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生的內(nèi)力或變形超過(guò)結(jié)構(gòu)構(gòu)造及材料強(qiáng)度的承受極限，從而發(fā)生破壞[1]。

2 橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)及抗震措施

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

不同地區(qū)發(fā)生地震的概率各不相同，對(duì)于一些地震高發(fā)地區(qū)，還有地震發(fā)生強(qiáng)度較高的地區(qū)的橋梁建設(shè)，工程設(shè)計(jì)人員要結(jié)合抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，根據(jù)地震發(fā)生的可能情況，切實(shí)考慮橋梁結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)。這樣有針對(duì)性的橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)會(huì)更加有效果。一般情況下，橋梁結(jié)構(gòu)抗震的主要設(shè)計(jì)原則大致有：①在滿足橋梁結(jié)構(gòu)需要的前提下，盡可能地將橋梁的結(jié)構(gòu)重心下移，這樣可以有效減小地震對(duì)橋梁造成的破壞，提高橋梁的抗震效果；②橋梁的高度要在一定范圍內(nèi)，橋梁如果過(guò)高會(huì)更加容易在地震中造成振動(dòng)，影響到橋梁下半部分結(jié)構(gòu)的剛度，從而影響到橋梁的抗震效果；③一定要加固橋梁的地基，以免在地震中發(fā)生場(chǎng)地的大幅度位移，導(dǎo)致橋梁的破壞；④橋梁的長(zhǎng)度要盡可能保持適中，在整體結(jié)構(gòu)上也要盡可能對(duì)稱(chēng)，研究分析表明，對(duì)稱(chēng)的橋梁抗震能力普遍高于不等跨橋梁[2]。

2.2 強(qiáng)化橋梁結(jié)構(gòu)體系的抗震設(shè)計(jì)措施

橋梁結(jié)構(gòu)整體屬于比較復(fù)雜的構(gòu)件體，由于地震災(zāi)害不可避免地對(duì)橋梁的各個(gè)構(gòu)件造成損害，尤其是橋梁的重要部位若出現(xiàn)損害，將會(huì)使橋梁的安全性能以及可靠性受到很大的影響。為提升橋梁各個(gè)構(gòu)件的安全性，須優(yōu)化設(shè)計(jì)，重視橋梁各個(gè)構(gòu)件之間的連接設(shè)計(jì)，從其穩(wěn)定性與抗震害強(qiáng)度方面著手加以提升，以使得橋梁各個(gè)構(gòu)件達(dá)到空間結(jié)構(gòu)的合理性，促進(jìn)橋梁各構(gòu)件的連接整體性，這也突出了抗震設(shè)計(jì)效果的合理性。需注意橋梁各個(gè)構(gòu)件的受力情況以及抗震害的承受能力，因此，在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)以減低抗震害風(fēng)險(xiǎn)、保證橋梁構(gòu)件的抗震能力為設(shè)計(jì)目標(biāo)，加強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性能。采用科學(xué)有效的措施，提高橋梁在遭遇地震災(zāi)害時(shí)的抵御能力，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的剛度設(shè)計(jì)，可預(yù)防地震災(zāi)害時(shí)出現(xiàn)超限變形的現(xiàn)象；重視橋梁結(jié)構(gòu)的延性設(shè)計(jì)，可有效減輕橋梁在地震災(zāi)害中承受地震超強(qiáng)的沖擊力所帶來(lái)的損壞。同時(shí)還須注意采取有效的加強(qiáng)措施使結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)度和延性得以提升，不僅能對(duì)橋梁起到保護(hù)的作用，而且對(duì)預(yù)防破壞以及結(jié)構(gòu)抗震性能的提升有較大幫助。

2.3 性能設(shè)計(jì)

基于性能的設(shè)計(jì)方法，不但可以改善現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)方法中存在的問(wèn)題，而且還可以根據(jù)投資-效益理論使安全、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)資源等多方因素達(dá)到一個(gè)科學(xué)的平衡。目前，我國(guó)基于性能的抗震設(shè)計(jì)還處于發(fā)展階段，應(yīng)重視這一理念，強(qiáng)化基于性能的設(shè)計(jì)方法在未來(lái)橋梁建設(shè)和防災(zāi)減災(zāi)中的重要作用。

2.4 墩臺(tái)結(jié)構(gòu)的抗震加固措施

實(shí)際橋梁設(shè)計(jì)中，橋墩往往都比較高，因而面臨很大的危險(xiǎn)性。提高結(jié)構(gòu)延性在橋墩抗震設(shè)計(jì)中是一種比較常見(jiàn)的加固措施，在進(jìn)行高墩抗震設(shè)計(jì)時(shí)，可以將橋墩設(shè)計(jì)成鋼混結(jié)構(gòu)并采用空心截面，或者將系梁設(shè)置在橫向墩柱之間，這些措施能夠增加結(jié)構(gòu)之間連接性，還可以結(jié)合受力情況適當(dāng)?shù)卦龃髽蚨罩孛娴闹睆健Ａ硗?，為促進(jìn)結(jié)構(gòu)延性、抗剪性能的進(jìn)一步提高，可以將加密箍筋增設(shè)到樁柱的連接位置和墩柱的端部位置，這對(duì)提高抗震能力也很有效。而橋臺(tái)不僅可以采用與橋墩相同的措施，而且為了緩沖地震作用造成的結(jié)構(gòu)變形，還可以將彈性墊塊設(shè)置于梁與擋塊連接處及梁與橋臺(tái)連接處。為提高墩臺(tái)結(jié)構(gòu)的抗剪能力，可以通過(guò)增設(shè)樁柱的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，這對(duì)于有效規(guī)避地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)和促進(jìn)結(jié)構(gòu)安全性能提高都很有效[3]。

3 結(jié)語(yǔ)

橋梁的抗震害設(shè)計(jì)，應(yīng)遵循因地制宜的設(shè)計(jì)原則、保證橋梁結(jié)構(gòu)安全性能高、穩(wěn)定性及抗沖擊力強(qiáng)，制定科學(xué)、合理、可行的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，使抗震設(shè)計(jì)各個(gè)階段的工作都有序開(kāi)展?？拐鸺庸碳夹g(shù)是橋梁設(shè)計(jì)工作中的重要環(huán)節(jié)，加固橋梁使其抗震性能提高，以保障地震災(zāi)害突發(fā)時(shí)橋梁結(jié)構(gòu)整體包括橋墩橋臺(tái)等構(gòu)件的穩(wěn)定性和抗震安全性。