桥梁抗震设计关键点与减震、隔震设计的应用

桥梁抗震设计关键点与减震、隔震设计的应用

陈陆军 ,杨晨

中冶天工集团有限公司，天津市 300000

摘要：近年来，我国的桥梁工程建设有了很大进展，其抗震设计工作也越来越受到重视。桥梁承载着重要的交通运输使命，一旦遭受地震破坏，不仅会造成巨大经济损失，而且有可能造成人员伤亡，工程修复难度较大。因此，在进行桥梁设计时，特别是对于地震区的桥梁工程，要注重抗震设计，保证最终设计的合理性。本文首先分析了桥梁常见震害，其次探讨了桥梁抗震设计要点，最后就桥梁减震、隔震设计进行研究，以供参考。

关键词：公路桥梁；抗震设计；减震和隔震设计；支座应用

引言

对桥梁而言，这种型钢混凝土结构新型结构抗震设计方法简单、合理，施工方便，可以使桥梁桩基连接桥台位置上的混凝土受力状态得到改善，从而提高桥梁的安全、抗震性能，延长桥梁的使用年限，具有重要的工程应用价值。

1桥梁常见震害

在桥梁的整体结构体系中，支座及伸缩缝等支撑部位的连接构件发生破坏的概率最大。从一定程度上讲，遭遇地震灾害后，支座的破坏有效保护了桥墩和基础。但是在设计中，要合理布置挡块和连梁设备，以防支座破坏发生落架。

2桥梁抗震设计要点

2.1桥梁抗震的设计要求

（1）以科学、合理为设计出发点。无论项目工程体量是大是小，都要以科学、合理作为方案设计的准则，在注重项目自身的条件基础上，借助专业的工程知识、技术手段及成本预算等方式，对桥梁整体结构中所涉及的单体构件、组合模式以及安全稳固做合理的施工规划，以发生最大或最小地震情况为依据，对桥梁可承受的抗震能力予以清晰的对比和分析，得出最佳的抗震参数和效果，为后续提升抗震能力做数据支撑。（2）具备良好的统一性和协调性。统一性和协调性是抗震设计工作中的量大要素，在基础的设计工作中，对桥梁的实际稳固程度和承载力借助有限元模型的方式加以分析，面对参数不统一或误差较大的情况下，要采取专业的处理方式，缩短设计数值与实际数值的偏差情况，最大可能地统一测试参数和实际参数，由此实现桥梁位移和下沉参数的合理惯性。（3）设计要兼具简单原则。一个科学的抗震设计方案要重点考虑执行时的合理程度，务必坚持简单原则，最大化降低工程的整体预算和工期，借助最直接、最有效的方式来实现桥梁抗震能力的提升，就受力计算方面，要将数值精确到设计规定的范围值内，如此也便于后续工程作业的开展。与此同时，在稳固和受力提升方面，利用简单原则实现繁琐过程的转换，利于抗震实效的改善。

2.2基础设计要点

基础工程具有隐蔽性，因此，对于桥梁工程，基础设计非常重要。据资料统计，有70%~80%的建筑物破坏都是因为基础失稳，尤其是桥梁工程，所处的地质环境相对复杂，更要注重基础工程设计。地震常导致原来正常的地基发生液化，使原有的基础承载力显著下降，桥梁结构因此发生破坏。

2.3静力法

静力法就是将桥梁工程质量与地震加速相乘产生的惯性力作为作用在结构上的外力，完成外力抗震设计。静力法是桥梁抗震设计最早使用的一种方法，该方法对设计人员来说，内容简单，计算容易，理解难度小。需要相关工作人员注意的是，该方法要建设在桥梁结构的各个部分在地震时都不会发生变形基础上，桥梁工程结构需要具有无穷大刚度，只有这样，在具体设计时，才能忽略发生地震之后桥梁结构的动力特性，这也就导致该方法在具体应用期间，经常会得到错误结果。而以静力法为基础，提出了震度法，该方法在具体应用施工时，将桥梁结构重力10%作为地震水平荷载。

3桥梁减震、隔震设计

3.1合理选择建筑场地

就建筑工程而言，在抗震工程设计与实施的过程中，国家都制定有相应策略，对工程范围进行了明确规定，在工程规划和初步设计过程中，针对可能发生自然灾害的地段，都必须进行抗震评估，并根据评价结构进行了抗震工作，以保证工程建筑的抗震结构质量。对施工地点进行选定过程中，尽量避免在软弱地基与临近地震断层带等地段，在工程进行之前，要根据地理条件和水文的实际情况进行研究。为减少地震对国民经济发展所带来的负面影响，保证民众住宅安全，尽量不要在地震多发区进行重新选址，同时不要在危险地段上兴建新产业基地。建筑工程在具体进行的建筑施工过程中，砖混结构以及钢筋混凝土是较常采用的建筑结构形式，必须根据建筑设计特点，选用最适宜的建筑技术。而目前，应用中比较普遍的是钢筋混凝土结构，其承载力较高且不易变形，在建筑抗震工程设计中，此技术也有着较多优点。在建筑工程抗震设计过程中，必须根据全国各地的方案加以具体确定，防止盲目实施，并根据房屋的建筑特性及其抗震水平合理加以选用。

3.2柱式桥墩的合理设计

柱式墩被广泛应用在桥梁设计中。但若要提高桥梁的抗震性能，应选用具有高抗震性能的矩形墩，并且，桥墩间横梁的刚度不可过大，避免弱柱强梁情况。为了使该结构中的延性和能力保护构件之间产生强度等级差，确保该结构的各部件不会发生脆性破坏，在设计延性部件时，要保障墩柱的纵箍筋可连成一个整体。当混凝土在横向上发生膨胀，在纵向上受压过大时，箍、纵筋之间的相互约束十分重要。所以，应提高纵筋配筋率的要求。桥墩在桥梁的结构中具有支撑主体的重要作用，由于桥梁属于下柔上刚结构，因此，桥墩极易出现开裂和剪断，遭受破坏。在桥梁的设计过程中，应根据抗剪计算，合理配备箍筋，选取其间距，从整体上考虑箍筋的搭接细节。

3.3减震措施

对于减震措施而言，和隔震措施不同，减震措施一般是指合理使用建筑以外的结构部件，从而增加建筑自身阻力，将抗震力量加以消耗，以降低地震对建筑结构的破坏。减震消能构件种类繁多，目前工程中使用最多的有金属减震消能器和粘滞消能器。减震设计也已应用到新建工程和既有结构的加固改造中。对于在新建建筑物结构设计中所采取的减震措施，消能器根据结构的两个主轴方向分别设置，应设置在变形较大的楼层与位置，通过一定的分析，形成均匀合理的受力体系，从而确定消能构件得数量与分布。对于既有结构的加固改造，在建筑的一定部位设置消能器，改变建筑的阻尼比，减小地震影响系数，减少地震作用，达到减震的目的，此种方法经过改造后成为重点设防，需要提高抗震措施的建筑尤为重要。

3.4支座形式与布置方式

一直以来，我国对支座选型的研究较少，通常选用普通的橡胶支座，然而，经调查发现，若此种类型的支座被破坏，将会加重桥梁的损伤.所以，应根据实际情况，针对桥梁的设防要求，选用合适的支座类型。同时，合理设置支座也十分重要，若在连续桥梁上布置固定支座，则需考虑其对抗震是否会产生负面影响，且同时需要设置多个数量的支座，要确保每个墩在水平方向始终保持均衡受力。

结语

综上所述，地震是一项无法预测的自然灾害，其会对人们的财产和生命造成威胁，强烈地震不仅会导致建筑倒塌，引发交通瘫痪，更可能对人民群众的生命财产安全造成影响。因此，必须要做好桥梁抗震设计，提高桥梁结构稳定性，为人们提供良好交通环境。必须要做好桥梁抗震设计，提高桥梁结构稳定性，为人们提供良好交通环境。

参考文献

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