現(xiàn)階段公路橋梁設(shè)計及其抗震優(yōu)化

劉耀川

摘 要：近年來，我國社會日益繁榮，交通事業(yè)的發(fā)展速度不斷加快。因此，現(xiàn)階段的公路橋梁安全性在交通事業(yè)中扮演著非常重要的角色。一方面公路橋梁的安全設(shè)計，能夠保證人民的生命安全。另一方面，公路橋梁的安全設(shè)計是推進我國經(jīng)濟發(fā)展的重要保障。為了加強我國的公路橋梁抗震優(yōu)化研究，相關(guān)工作人員必須要及時更新設(shè)計理念，拓寬知識視野，充分運用科學(xué)的方法進行抗震優(yōu)化設(shè)計。

關(guān)鍵詞：公路橋梁;抗震優(yōu)化;橋梁安全

中圖分類號：U442.55 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

通過查閱已有的資料發(fā)現(xiàn)，我國地理位置處于兩大地震帶之間。所以在我國的大部分地區(qū)都會有地震的風(fēng)險。眾所周知，地震不僅會給我們的生命財產(chǎn)帶來威脅，對我們的日常生活也會造成很大的影響。因此公路橋梁的抗震優(yōu)化設(shè)計是一項非常重要的工作。在發(fā)生地震后，公路橋梁的高穩(wěn)定性對于物資的配送以及救援工作也具有重要作用。

1 公路橋梁設(shè)計的原則

1.1 安全性原則

公路橋梁的最基本作用是供行人、車輛安全通行。因此，公路橋梁的安全性是最基本的設(shè)計原則。在現(xiàn)如今的公路橋梁中，還存在著許多安全隱患。一旦公路橋梁遇到地震等自然災(zāi)害，如果沒有強大的安全保障，則會帶來不可估量的損失，如在汶川大地震中，小魚洞大橋的斷裂，不僅在地震時給人民安全帶來嚴(yán)重威脅，還給彭州龍門山鎮(zhèn)地區(qū)震后的救援工作造成困擾。因此在設(shè)計、施工過程中，要運用科學(xué)的方法，保障公路橋梁的安全問題。

1.2 耐用性原則

在公路橋梁構(gòu)建工作中，往往不是短暫性的使用，而是日后長達(dá)數(shù)十年，甚至是上百年的使用。而在橋梁、公路使用過程中，往往會出現(xiàn)一些極端的天氣，如崩塌落石、地震、滑坡等;也會遇到許多人為因素，如汽車超載、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低等，這些問題都會給公路橋梁帶來一定的損耗。因此在進行施工之前應(yīng)選取持久耐用的原材料進行建設(shè)，對其原材料使用比例進行估算，保證其使用的持久性、抗震性，以便滿足社會長期使用的需求。在暑期，我國部分地區(qū)往往會發(fā)生滑坡、地震等地質(zhì)災(zāi)害，作為公路橋梁建設(shè)工作者，在公路橋梁建設(shè)過程中，應(yīng)當(dāng)充分考慮這些自然災(zāi)害帶來的影響，做到有針對性地進行公路、橋梁建設(shè)，保障人民的財產(chǎn)安全。

1.3 經(jīng)濟性原則

在保證公路橋梁建設(shè)的安全性和耐久性的前提之下，經(jīng)濟性原則也是建設(shè)過程中需要充分考慮的基本原則。從促進區(qū)域發(fā)展的層面看，修建道路和橋梁是促進經(jīng)濟發(fā)展的一個必然趨勢。隨著全球化、信息化水平的提高，人們之間的溝通與交流也越來越多。而道路和橋梁的搭建，對于人與人之間的交流起到了促進作用。因此，各地應(yīng)在自身發(fā)展的基礎(chǔ)之上，建設(shè)新的道路和橋梁，加強與外界的溝通交流，促進區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展。

2 當(dāng)前公路橋梁建設(shè)存在的問題

2.1 橋梁墩柱震害

橋梁墩柱是構(gòu)成公路橋梁的重要組成部分之一。因此，在公路橋梁建設(shè)過程中，應(yīng)當(dāng)加強對橋梁墩柱的質(zhì)量把控。通過對2008年四川汶川地震中破壞橋梁的統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，在發(fā)生地震時，如果公路橋梁的墩柱受到破壞，橋梁墩柱的墩身會剪切開裂、匱壓破壞，將內(nèi)部的鋼筋暴露在外，使橋梁承受地震的能力變差，失去原有的承載能力，從而發(fā)生坍塌現(xiàn)象。以前橋梁設(shè)計、建造標(biāo)準(zhǔn)低，橋墩箍筋直徑小、間距大，配箍率很低，橋梁本身抗震能力就差。

2.2 公路橋梁附屬工程震害

公路橋梁建設(shè)工作內(nèi)容龐大而復(fù)雜，用最通俗的語言概括其內(nèi)容為：公路橋梁工程包括橋梁的主體以及橋梁附屬工程這兩大主要部分，橋梁在受到地震影響時，梁體發(fā)生位移，首先受到損壞的就是附屬構(gòu)件，附屬構(gòu)件的尺寸、與主體結(jié)構(gòu)的牢固連接顯得尤為重要。

因此，在進行公路橋梁建設(shè)過程中，要充分的重視橋梁附屬工程的抗震化設(shè)計研究。附屬工程在整個橋梁結(jié)構(gòu)中起到了輔助性的配套作用，一旦發(fā)生地震時，附屬工程如果沒有一定的承受能力，極容易發(fā)生震害的現(xiàn)象，其最明顯的表現(xiàn)是橋梁上部結(jié)構(gòu)掉落、伸縮縫拉斷等問題。

2.3 橋梁上部結(jié)構(gòu)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)

近幾年，隨著我國經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，一些大中型城市之間往往會出現(xiàn)城際橋梁，通過城際橋梁以促進交通事業(yè)的發(fā)展。通過調(diào)查可知，橋梁建設(shè)施工工程量大，時間和空間跨度也非常大，其不同于在平面施工操作，需要更高的技術(shù)水準(zhǔn)，因此，橋梁的建造工作是一項工作條件艱苦，勞動力大，開放性較高的工程，在建造過程中更應(yīng)注重橋梁結(jié)構(gòu)的質(zhì)量問題。在地震發(fā)生時，橋梁往往更容易發(fā)生坍塌，其中最明顯的問題就是橋梁上部結(jié)構(gòu)的移位、掉落。因此，在挑選橋梁上部結(jié)構(gòu)形式時，應(yīng)注重其堅固性，穩(wěn)定性的篩選，加強其支撐力度，使橋梁上部結(jié)構(gòu)在地震發(fā)生時能夠最大程度地保持穩(wěn)定性。

2.4 橋梁地基穩(wěn)定性差

無論是什么建筑工程，都離不開堅實的地基建設(shè)。而在地震發(fā)生時，每一個建筑的地基是最容易受到破壞的結(jié)構(gòu)。在地震的作用下，地基沉陷、滑移、溜坍等變形，導(dǎo)致墩臺移位和傾斜，加劇橋梁病害。在以往的橋梁地基建設(shè)當(dāng)中，許多橋梁的地基并不深厚，難以承受較大級別的地震。因此在進行橋梁基礎(chǔ)設(shè)計、施工時，應(yīng)提高基礎(chǔ)混凝土標(biāo)高，增加對應(yīng)抗震鋼筋的設(shè)置，盡量采用較深的樁基礎(chǔ)。對施工質(zhì)量也應(yīng)該嚴(yán)格把關(guān)，加強混凝土澆筑質(zhì)量，使地基更加牢固。

3 公路橋梁抗震優(yōu)化策略

3.1 添加橋梁隔離支座

橋梁支座是位于橋梁上部結(jié)構(gòu)和其下部結(jié)構(gòu)之間的重要部件，它能將橋梁上部所承受的負(fù)荷完全傳遞給橋梁的下部結(jié)構(gòu)。簡而言之，橋梁支座是公路橋梁構(gòu)造中重要的力學(xué)傳導(dǎo)設(shè)備，是連接橋梁上部和橋梁下部的中間樞紐。在我國，橋梁支座分為兩種，一種是可以固定的隔離支座，另一種是可移動隔離支座，開展橋梁的抗震化設(shè)計最重要的一步就是添加隔離支座，它的出現(xiàn)可以扭轉(zhuǎn)橋梁橋體的力學(xué)平衡問題，從而對橋梁的防震起到良好的緩沖作用，不僅節(jié)省建設(shè)成本，還促進工程質(zhì)量的提高。普通板式橡膠支座也能起到良好的隔振作用，其成本低，更換修復(fù)簡單，付出的代價也低。隨著科技的發(fā)展，高阻尼支座也隨之使用增加。

3.2 采用橋梁延性控制方式

我國的橋梁設(shè)計方式有兩種策略，一個是剛性抗震設(shè)計策略，另外一個則是橋梁延性控制策略。在過去，公路橋梁建設(shè)常常采用的是剛性抗震策略，像金門大橋，米洛高架橋等，均采用的是剛性抗震設(shè)計策略。但是通過近年來不斷的實踐調(diào)查發(fā)現(xiàn)，剛性抗震設(shè)計策略往往不能夠滿足如今地震的等級需求，因此需要將橋梁延性的控制策略運用到如今的橋梁抗震設(shè)計當(dāng)中，基層工作人員要盡量的把橋梁建設(shè)原結(jié)構(gòu)做柔軟，使其能夠適應(yīng)地震的波動，以達(dá)到隔離地震波動的效果，使得地震產(chǎn)生的波動傳達(dá)不到橋梁的主體結(jié)構(gòu)當(dāng)中，減小橋梁主體結(jié)構(gòu)的反應(yīng)，促進橋梁和公路建設(shè)過程中的高效性和穩(wěn)定性。

3.3 引用新型抗震設(shè)計方法

在過去，我國橋梁建設(shè)抗震方法中，大多數(shù)采用的是增加鋼筋和水泥柱的數(shù)量、增加灌溉量這兩個方法提高公路橋梁的抗震能力。但是通過實踐發(fā)現(xiàn)，這些方法還存在一定的局限性。級別較輕的地震用這兩種方法才能勉強的應(yīng)對，然而在日常中，一旦遇到大型的地震災(zāi)害，目前這些建筑物的抗震設(shè)計方法將不堪一擊。公路橋梁、建筑物都會因此受到損害，從而給人民生命財產(chǎn)安全帶來嚴(yán)重威脅。因此，建造人員應(yīng)當(dāng)探索新的橋梁抗震設(shè)計方法，采用新設(shè)計理念，打好地基，增強地基和建筑物的承載能力。在地震多發(fā)區(qū)，盡量采用簡支結(jié)構(gòu)橋梁，設(shè)置限位墩將長橋變短橋，避免連帶影響，做到震后能及時修復(fù)，便于修復(fù)，修復(fù)的代價小。

3.4 提高橋梁零部件的質(zhì)量和強度

在進行公路橋梁建筑施工過程中，抗震附屬設(shè)施必不可少。附屬設(shè)施零部件質(zhì)量的高低，往往會影響整個建筑的質(zhì)量和安全性。對于零部件質(zhì)量的把關(guān)，應(yīng)當(dāng)從橋梁前期設(shè)計階段便開始著手，比如增設(shè)防落鏈、蓋梁做寬、做大，設(shè)置多級縱橫向抗震擋塊、梁體上設(shè)置抗震橡膠墊塊等，綜合設(shè)置合適的抗震措施。地震之后最基礎(chǔ)的建筑零件往往會發(fā)生變形、移位，因此，采用有效的手段防止落梁風(fēng)險發(fā)生，在進行正式施工之前，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)對零部件質(zhì)量進行反復(fù)技術(shù)測試，對抗震性能測試結(jié)果進行反復(fù)驗算，以保證原材料和零部件的質(zhì)量和工作強度。通過這種方式，不僅能夠在后續(xù)的施工過程中縮減成本，更能提高施工效率。保證在地震發(fā)生時，將傷害降到最小范圍。

3.5 促進橋梁的智能化發(fā)展

我國科技不斷進步，智能化逐漸地走入到我們生活的各行各業(yè)當(dāng)中。科技的進步、智能化的發(fā)展同樣也影響了我國公路橋梁事業(yè)的發(fā)展。在以前，大多數(shù)地區(qū)通常是憑借經(jīng)驗修橋，修路，這會造成許多安全事故發(fā)生以及人力、物力、財力的浪費。隨著科技的發(fā)展，橋梁建筑技術(shù)的提高，應(yīng)采用新工藝、新方法，對橋梁構(gòu)造，公路施工方式進行綜合分析，將物理數(shù)據(jù)輸入到電腦中進行綜合測算，綜合模擬分析橋梁成品的抗震能力，及時發(fā)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)問題，以便于得到更精確的抗震化設(shè)計方法，通過這種方式滿足時代的要求。此外，在前期的勘測過程中，智能化發(fā)展仍然起到十分重要的作用，可以將周圍的環(huán)境數(shù)據(jù)輸入到計算機中，通過計算機綜合分析，設(shè)計橋梁的位置、承重能力和力學(xué)結(jié)構(gòu)，做到科學(xué)設(shè)計，高效施工。

我國北斗衛(wèi)星的成功運用，在運營階段對橋梁實時進行監(jiān)控、監(jiān)測，及時反饋信息，應(yīng)對突發(fā)情況，保障廣大人民生命安全及公共財產(chǎn)安全。

4 結(jié)束語

公路橋梁建筑是我國互通互聯(lián)、快速發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施，并且與我們每天的生活息息相關(guān)。所以應(yīng)加強對于公路橋梁建設(shè)的關(guān)注與重視，積極探索科學(xué)公路橋梁抗震化設(shè)計方法，從而提高我國公路橋梁的抗震能力。

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