橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計與設(shè)防措施

崔云麗

（南陽市地震臺網(wǎng)中心，河南南陽 473000）

1.橋梁抗震設(shè)計概念

在橋梁的設(shè)計中，抗震設(shè)計要比其他的設(shè)計更為重要和復(fù)雜，因為地震本身是一種不確定性的因素，并且比較復(fù)雜，橋梁抗震的結(jié)構(gòu)會和實際情況有很大差距，進(jìn)而增加了橋梁抗震設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計中對于橋梁結(jié)構(gòu)抗震性的控制難度，所以應(yīng)該結(jié)合實際提高橋梁結(jié)構(gòu)的抗震性，不能只去依靠橋梁設(shè)計，而應(yīng)該注重橋梁整體的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計，比如橋墩形式、過渡孔等，進(jìn)而使得橋梁的結(jié)構(gòu)抗震體系更強(qiáng)。在實際的橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)該結(jié)合實際施工場地和橋梁結(jié)構(gòu)的整體抗震性，提前預(yù)算和分析動力特性和地震的具體反應(yīng)，并找到橋梁結(jié)構(gòu)中抗震性最薄弱的地方，采取相應(yīng)的施工措施來提高整體的抗震性。

2.橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的分類和發(fā)展史

2.1 橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的分類

橋梁結(jié)構(gòu)通常情況下，橋梁結(jié)構(gòu)可以分為5大類枕式橋梁結(jié)構(gòu)、斜度橋梁結(jié)構(gòu)、弧形橋梁結(jié)構(gòu)、脊背式橋梁結(jié)構(gòu)、擾流橋梁結(jié)構(gòu)。其中枕式橋梁結(jié)構(gòu)和斜度橋梁從外形上是比較類似的，但是兩者的主要區(qū)別是在坡度上，這兩種結(jié)構(gòu)方式主要會用在交通，建筑跨度比較大的情況下，和其他的傳統(tǒng)設(shè)施相比優(yōu)點(diǎn)會比較明顯。脊背式的橋梁從名字上來看就可以知道這種橋梁結(jié)構(gòu)的橫截面和書本一樣，其外觀是平整光滑的，是一個整體性的橋梁結(jié)構(gòu)，在制作時會使用到一次壓模成型的方式，這種橋梁結(jié)構(gòu)可以有效地緩解震動的撞擊。正是因為這種結(jié)構(gòu)外觀比較平整，因此可以有效地減少低流的干擾，進(jìn)而有效地提升抗震設(shè)計的整體水平。

2.2 我國橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)展史

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，交通的基礎(chǔ)設(shè)施也在不斷地增加，我國現(xiàn)在使用到的橋梁結(jié)構(gòu)的情況非常的多。經(jīng)過多年的施工建設(shè)，我國在橋梁結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中有了很大發(fā)展，我國已經(jīng)對橋梁結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計有了自己的經(jīng)驗和特色，但是我國的橋梁結(jié)構(gòu)主要是一些小型的，但是對于一些跨度較大的公路橋梁方面，還是缺乏一定的經(jīng)驗和技術(shù)，但是這種大型的多跨橋梁結(jié)構(gòu)在未來的公路交通發(fā)展中有著重要的作用，也是未來橋梁工程抗震設(shè)計的發(fā)展方向[1]。

3.橋梁震害的主要因素

從目前經(jīng)過地震的橋梁進(jìn)行分析，主要會對橋梁的順橋向和橫橋向發(fā)生很大的破壞性，特別是順橋向震害的情況會更加厲害，造成這種情況的有很多原因，其中主要的原因有以下幾個方面：

3.1 地震位移的因素

在地震中位移會對橋梁上部結(jié)構(gòu)活動節(jié)點(diǎn)處造成一些破壞，因為節(jié)點(diǎn)處的蓋梁寬度比較小進(jìn)而引起落梁或者梁體相互碰撞而產(chǎn)生更大的損壞。如果是一些拱式的橋梁結(jié)構(gòu)在地震時，主要是拱上建筑和腹拱會發(fā)生嚴(yán)重的破壞，拱圈、拱頂?shù)炔课灰矔幸欢ǖ钠茡p和裂縫，嚴(yán)重的會使整個橋梁拱形發(fā)生變形。

3.2 土質(zhì)的影響

在地震中，因為橋梁結(jié)構(gòu)使用的地基土質(zhì)不好也會對橋梁產(chǎn)生很大的惡破壞性，比如地基的土質(zhì)是飽和粉細(xì)砂和飽和粘砂土，這些土的地震液化使得地震的位移會更大，進(jìn)而增大了整個橋梁的結(jié)構(gòu)振動，很容易發(fā)生落梁的情況[2]。如果橋梁在建設(shè)中使用的是排架樁基礎(chǔ)時，這種樁基的承載力比較低，因此在發(fā)生地震時，會出現(xiàn)豎向或橫向的位移，尤其是一些簡支橋梁位移的明顯會更嚴(yán)重。

3.3 橋梁支座破壞

由于地震的影響，如果橋梁在設(shè)計上沒有注重支座的抗震設(shè)計，使得在橋梁的構(gòu)造上連接和指導(dǎo)采取的抗震措施不到位，或者因為某些支座形式以及建筑材料施工材料上出現(xiàn)問題會導(dǎo)致支座在地震時位移或者變形情況嚴(yán)重，進(jìn)而使得支座錨固螺栓拔出、剪斷，還會造成支座本身結(jié)構(gòu)的破壞，在結(jié)構(gòu)力傳遞的情況下，會對橋梁其他結(jié)構(gòu)造成一定的破壞。

3.4 橋梁下部組織過于軟弱

橋梁下部的結(jié)構(gòu)如果沒有較強(qiáng)的抗震性，在遇到地震時自身的慣性和通過支座傳遞的地震力，會導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)的下部發(fā)生開裂，變形和失效，嚴(yán)重的會導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)下部的傾覆，進(jìn)而使得整個橋體發(fā)生嚴(yán)重的破壞。

3.5 橋梁的地基松軟

如果橋梁建設(shè)在地基松軟的位置上，對一些大中型的橋梁而言，在發(fā)生地震時會隨著河岸的滑移導(dǎo)致橋臺會下向橋心的方向移動，使得全橋的長度變短，這種情況還是比較嚴(yán)重的震害。

3.6 其他結(jié)構(gòu)的變化

橋梁的其他結(jié)構(gòu)如果出現(xiàn)問題，也會產(chǎn)生一定的影響，如果橋梁結(jié)構(gòu)的構(gòu)造或者連接方式不正確不合理，會導(dǎo)致橋臺后臺填土的位移，進(jìn)而使得橋臺沉降或者傾斜，如果斜度過大，還會造成橋墩臺承受過大的壓力進(jìn)而引起橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生變形。

4.橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的要點(diǎn)

4.1 科學(xué)計算橋梁結(jié)構(gòu)

在計算橋梁結(jié)構(gòu)的時候，應(yīng)該結(jié)合具體的施工情況來計算結(jié)構(gòu)的整體。如果墩柱的高度不同，外界的溫度以及汽車的制動力等都會影響到橋梁結(jié)構(gòu)，使得橋梁上部的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生水平力，或者導(dǎo)致受力不均勻的情況發(fā)生。因此在計算橋梁結(jié)構(gòu)的時候，應(yīng)該通過模擬邊界的條件來進(jìn)行設(shè)計和計算。

4.2 注重橋梁結(jié)構(gòu)每個構(gòu)件的抗震設(shè)計

橋梁結(jié)構(gòu)在抗震設(shè)計中涉及到很多方面的內(nèi)容，因此設(shè)計需要很專業(yè)的人員，并且設(shè)計起來也比較復(fù)雜。因為橋梁結(jié)構(gòu)包括很多，因此對于橋梁結(jié)構(gòu)的各個構(gòu)件都應(yīng)該進(jìn)行抗震的設(shè)計，進(jìn)而有效提高整體橋梁的抗震性。比如對于橋梁上部結(jié)構(gòu)來說，使用的是多跨簡支梁，就應(yīng)該增強(qiáng)每個橋梁之間的縱橫關(guān)系，使得橋面具有較強(qiáng)的連續(xù)性，如果橋梁下部的設(shè)計，可以使用重力式橋臺施工方式，這樣可以有效的保證橋梁下部橋臺的穩(wěn)定性。

4.3 注重橋梁結(jié)構(gòu)抗震烈度

在設(shè)計橋梁結(jié)構(gòu)的時候，應(yīng)該注重抗震的烈度。通常情況下在設(shè)計烈度的時候，都會將基本的烈度作為重要的參考依據(jù)，對于一些橋梁的重要抗震區(qū)域，還應(yīng)該提高抗震烈度的設(shè)計。從我國目前的橋梁震害情況進(jìn)行分析，如果基本的烈度不超過七級橋梁，基本不會影響到橋梁的正常使用。所以如果橋梁的基本烈度沒有超過7級，也可以不用單獨(dú)地進(jìn)行抗震烈度的設(shè)計。

5.橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防措施

只有做好橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)防措施，才能有效地提高橋梁結(jié)構(gòu)的抗震性。（1）橋梁應(yīng)該選擇建在適合的場地上。在選擇橋梁場地的時候，應(yīng)該對場地的地震危險性進(jìn)行深入分析，盡量選擇地震安全性較高的場地來建設(shè)橋梁場地，還要保證場地必須是堅硬的，因為場地的堅硬度可以有效地增強(qiáng)橋梁的地基，在發(fā)生地震的時候，有效地防止地基失效情況的發(fā)生。（2）保證橋梁整體的完整性，這是非常重要的設(shè)防措施。在橋梁建設(shè)的過程中應(yīng)該保證上部結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的連續(xù)性，連續(xù)性越強(qiáng)，抗震能力就越高，還可以有效地在地震時發(fā)揮出結(jié)構(gòu)的空間作用。（3）增加橋梁結(jié)構(gòu)的延性。在橋梁結(jié)構(gòu)抗震的建設(shè)中，應(yīng)該注重整體結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性以及結(jié)構(gòu)的連續(xù)性，這樣可以在地震時防止構(gòu)件掉落，充分地發(fā)揮構(gòu)建的空間作用。在橋梁結(jié)構(gòu)中包括平面和立體構(gòu)件，但是這兩種構(gòu)件的設(shè)計施工中都應(yīng)該注重協(xié)調(diào)和整體性，這樣才能有效地增強(qiáng)抗震性能[3]。

6.結(jié)語

在交通運(yùn)輸?shù)慕ㄔO(shè)中會使用到橋梁，橋梁結(jié)構(gòu)的質(zhì)量直接決定了橋梁的整體質(zhì)量。在設(shè)計橋梁結(jié)構(gòu)時應(yīng)該注重抗震的設(shè)計，并采取有效的設(shè)防措施，進(jìn)而提高橋梁結(jié)構(gòu)的抗震性能。