桥梁抗震设计的探析

桥梁抗震设计的探析

陈子涛

中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 陕西西安 710065

摘要：设计人员需要明确认识到减震设计在桥梁设计中所起到的重要作用，应进一步加强对桥梁结构设计以及抗震设计的研究力度。不仅要做好工程选址以及工程类型选择等工作，同时还要结合地区地震发生情况以及其他方面相关数据，制订出较为合理的减隔震设计方案以及具体加固措施，保证桥梁抗震能力能够得到切实提升，能够在地震灾害发生时最大限度对桥梁整体结构进行保护，从而有效降低地震灾害对桥梁结构的影响，保证地区交通顺畅性，为地区经济发展以及交通发展作出更大的贡献。

关键词：桥梁；抗震设计；应用

引言

对于桥梁工程来说，采取有效的措施来提高桥梁结构的抗震性能意义重大。作为相关的设计人员，需要对桥梁工程的结构特点有非常清晰地了解，并且在设计之前需要充分做好桥梁工程的地质勘查，进而采取有效的抗震设计措施来做好桥梁结构的抗震设计工作，确保桥梁结构的抗震等级达到相应的要求和标准，降低地震灾害对桥梁结构所造成的影响，以更好地保障出行人员的安全。

1抗震设计原则

1.1构件、结构延性和强度

由于在地震发生时会使桥梁结构受到影响，所以需做好地基能量传递阻碍设计，要保证传入振动能量可以被控制在合理范围内，以便对桥梁结构形成有效保护。这就要求设计人员对桥梁强度以及延性展开合理控制，从而将结构变形问题控制在最小范围内。

1.2场地选择

对桥梁工程场地进行选择时，应做好地基松软程度检测，要尽量挑选一些强度较大的场地，避免在失效状态的场地中进行施工。如果出于特殊需要，必须要在软地基上展开工程作业，需通过合理设计尽量提升基础整体性，确保在地震灾害发生时，其不均匀变形程度能够被控制在合理范围之内。同时，为保证地基稳固程度，需对结构以及地基振动特性展开分析，降低共振现象发生的可能性。

1.3能力设计

传统桥梁设计极为注重结构构件的安全度设计，会通过将构建调整到相同安全度的方式，对结构弱点进行消除。但由于构件重要程度存在一定差距，所以完全使用安全度设计方式并不适合抗震结构，需使用能力设计方案。能力设计对强度安全度差异较为重视，可对脆性化破坏问题形成有效预防。

1.4体系规则性和整体性

桥梁整体性强度和结构构件稳固程度有着密切关联，只有桥梁整体性达到相应强度之后，才能有效避免在地震灾害发生时桥梁构件不会出现大规模散落问题。同时，设计人员需保证结构连续程度，应将空间效用科学凸显出来，并要在进行平面结构以及立面结构设计时，尽量对高强度、对称性几何尺寸展开使用，避免结构出现瞬时变化问题。

2桥梁工程中桥梁结构抗震设计的关键点

2.1桥梁抗震性能分析

某桥梁宽度为8．5m，跨径为3×30m一联的典型桥梁，场地为平原区，区域内无全新活动断裂和地震断裂存在及其他不良地质作用，稳定性较好。该桥的地震设防烈度属7度，没有液化土层。场地土类型属中软土，覆盖层厚度大于50m，场地类别属Ⅲ类，设计加速度反应谱特征周期值为0．45s。

根据桥梁抗震细则规范中反应谱计算方法的规定，计算反应谱公式见式(1) ，式(2) :

S= （1）

=2.25 A (2)

其中， 为特征周期， T 为结构自振周期， 为水平地震加速度反应谱最大值。 为抗震重要性系数； 为场地系数； 为阻尼调整系数；A为水平向设计基本地震动加速度峰值。

根据地质勘查报告该桥所处地区反应谱参数见表1。

表1反应谱参数

计算模型采用大型非线性有限元软件模拟实桥，对该桥进行内力、位移计算分析及地震响应下的动力分析。计算结果组合原则为:1.0×自重效应+地震效应，其中“自重”为计算模型质量参数，包含二期恒载，“地震效应”指抗震分析的效应值。在地震反应分析中，均考虑竖向地震分量和水平向地震分量的组合，组合的原则为:地震输入量=竖向分力+水平分力，其中竖向分力取值为1/3的水平分力，本文所有荷载组合中的“横竖E1地震”“纵竖E1地震”均指该原则组合的地震动输入。计算结果中轴力为正值，在考虑地震轴力为拉力的不利效应时，采取“自重”作用下的轴力与反应谱计算的轴力的差值作为轴力结果。剪力和弯矩则为“自重”和反应谱计算结果的绝对值的叠加。

2.2桥梁结构各构件抗震设计

桥梁结构的抗震设计具有一定的复杂性和技术性，需要根据桥梁不同部分进行针对性的抗震设计，以此来提高抗震设计的有效性。以桥梁上部结构抗震设计为例，就需要根据结构形式、跨径大小进行设计，如桥梁跨径较大，则需要在设计方面选择整体性较好的截面，以此来提高桥梁上部结构的抗震性能。如要进一步增加桥梁上部结构的抗震能力，可以增加上部结构的整体性，以此来限制上部结构在发生地震时的移位。如桥梁建设过程中采取的为多跨简支梁，则需要在抗震设计中增强梁与梁之间的纵横关系，保证桥面的连续性。就桥梁下部结构抗震设计为例，则需要选择土质偏硬、稳定的区域作为桥梁地基，为保证下部桥台结构的稳定性，可以选择U型结构进行设计，在具体施工中则可以使用重力式桥台进行施工。连接件是桥梁结构中尤为重要的组成部分，在抗震设计过程中，需要重视对连接件，如伸缩缝、支座的抗震设计，如尽可能减少伸缩缝数量，提高伸缩缝变形能力，在桥墩上布置弹性支座等，以此来提高桥梁的抗震性能。

4桥梁结构抗震设计设防措施

为了提高桥梁结构的抗震性能，必须做好桥梁结构的抗震设防工作。首先，在桥梁场地的选择方面，就需要根据抗震需求科学选择场地。比如可以对区域的地震危险性进行分析，尽可能选择安全的建设场地，具体应该以坚硬的场地为宜，坚硬的场地在发生地震时可以避免地基失效问题的发生，这对于降低震害对桥梁结构的影响具有重要的意义。其次，为了保证桥梁结构抗震性能的可靠性，还需要保证整个桥梁体系的完整性和规则性，这也是一项尤为重要的设防措施。比如桥梁建设过程中，其上部结构必须保证连续性，这对于降低地震时对上部结构造成的影响具有重要的作用，同时还可以更好的发挥结构的空间作用。而就桥梁的规则性而言，即在桥梁平面或立面以及结构的布置方面，都必须保证几何尺寸、刚度、对称、均匀的规则性，这样可以避免突然震动变化对桥梁结构造成的影响。最后，在桥梁结构抗震设防方面，还需要加强提高结构强度和延性，以此来起到抗震设防的作用。比如可以利用桥墩自身加强的延性和强度，将地震力通过限度内的塑性变形渐渐分散，以此来实现对震害的有效耗散。强度与延性是决定桥梁结构抗震性能的重要参数，所以在抗震设防中必须提高重视。

结束语

地震属于自然性灾害，一旦发生会对人类生活生产所产生的影响相对较大。如果在地震发生地区，没有做好抗震设计，很容易在灾害发生时出现交通线路遭受毁灭性打击的状况，鉴于此，各地区都加大了对交通工程，尤其是桥梁工程抗震设计的关注力度。设计单位也通过不断的总结与分析，按照桥梁结构特点以及地震特性，对构件能力展开了深入研究，形成了一系列有效的抗震设计措施。

参考文献

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