市政桥梁抗震设计问题研究贺莹

市政桥梁抗震设计问题研究贺莹

贺莹

合肥工业大学建筑设计研究院安徽合肥230001

摘要：天灾人祸，不可避免。地震作为危害性较大的自然灾害之一，是人类生命安全和财产的威胁者。邓小平曾强调“发展才是硬道理”，所以，科技发展了，社会进步了，人类文明了，生活越来越城市化，高耸入云的楼房住宅、商业办公楼、各种塔、各种桥梁等数不胜数；交通道路也越来越多样化，有形状复杂的立交桥、高大宏伟的跨海大桥、陆地架空的高速公路桥等。地震的突发性、危害性，势必会对各种各样的桥梁造成一定程度的损坏，甚至彻底失修。我国是世界上的多地震国家之一，5•12汶川特大地震时，给城市交通道路、桥梁和一些城市基础设施造成了巨大损失，尤其是桥梁在地震中造成的灾害，是三者中最严重、最具有代表性的。通过政府相关部门的调查数据显示，汶川地震灾区的桥梁结构主要是梁式结构的桥梁。这种桥梁采用的是板式胶支座，然后将梁体直接放在支座上面，整个梁体的重量全部落在橡胶支座上，这样的构造一旦发生震级比较高的地震灾害，橡胶支座的移位势必会造成梁体的移位，使桥梁断裂、坍塌，梁体下落，对人们的生命安全和财产等造成严重的威胁。

关键词：市政桥梁；抗震设计；问题；要点分析

1、市政桥梁的震害分析

地震的突发性、危害性会给桥梁带来危害，甚至倒塌，如果抗震设计不合理，将会影响桥梁的使用。地震来临时，会对桥梁造成破坏体现在以下几方面：第一，对拱式桥梁而言，发生地震时，会对桥梁的腹拱和拱上建筑造成危害，一般拱顶和拱圈的拱脚会裂开，甚至产生变形。地震后，桥梁的地基很容易出现液化的现象，这将会影响桥梁的基础，还会出现位移的现象，严重影响桥梁结构的稳定性，增加了落梁的风险；第二，对梁式桥梁而言，发生地震时，随着地震位移的发生，桥梁上部活动节点的地方也很容易产生位移，如果设置的宽度不足，桥梁梁体会产生碰撞，造成落梁，对桥梁产生破坏。还有很多的桥梁在设计时没有考虑支座的抗震性，在发生地震时，支座很有可能产生变形和位移，将会影响桥梁上部结构的稳定性，严重时还会影响整个桥梁的结构。在地震的作用下，桥梁的下部结构会出现很多裂缝，随着地震持续不断的发展，将会影响整个下部结构的稳定性，最终影响整个桥梁的结构。如果桥梁是软土地基，地基会受地震的影响遭到破坏，桥梁会产生移动的现象。由此可见，地震对桥梁的危害很严重，所以必须对桥梁进行抗震设计，使桥梁受地震的危害降到最低。

2、桥梁抗震能力不足的主要原因

2.1梁体下落

发生这种情况的主要原因是桥梁的各个连接部位不够坚韧，比如橡胶支座的固定强度达不到，活动支座的位移量长度不够，梁体自身的连接强度不足，墩柱与基础部位的连接强度不够等连接部位欠缺问题。如果活动支座的位移量不够，就会使橡胶支座在地震强有力的作用下受到严重破坏，发生移位，进而使梁体发生移位，墩柱与基础部位的连接也就会出现较大的相对位移，这样就会导致梁体发生下落现象。还有一些容易让人忽略的地方也会间接导致梁体的下落，比如伸缩缝和挡块，如果其韧性不够大，在地震力的作用下被碰撞、挤压等，使其遭到破坏，也会失去其应该起到的作用，导致梁体下落。

2.2墩柱或梁墩强度不够

众所周知，较高的桥梁结构都采用在桥梁下方建有许多墩柱作为桥梁的支撑，而偏矮的桥梁结构都采用在桥梁的下方建有许多梁墩作为桥梁的支撑。墩柱大多是采用钢筋编制成圆柱形或矩形，将其底部与基础部位连接起来，然后将搅拌均匀的混凝土石子注入其中，最后用振动棒振捣密实，使其不会出现中空等情况，以免造成墩柱强度和韧性不足的现象。虽是如此，也不能完全排除墩柱有中空的情况。中空的墩柱在地震中的作用下无异于以卵击石，不堪一击，最后不堪重力而被折断，会直接导致桥梁坍塌。

2.3连接点的强度不够

如果想让两件东西结合在一起，在外力作用下使其很难因遭到破坏而分离，关键是看结合部位的连接强度是否足够强，桥梁结构中的各个连接点强度是否足够强。在地震灾害中，此类破坏的后果也是非常严重的。基础与地面的连接处、基础与墩柱的连接处、墩柱与梁体的连接处、组成梁体的各个部件的连接处等，这一系列的连接点强度问题，都会导致桥梁在地震灾害中脆弱不堪，甚至在震级比较小的余震中还会造成极其严重而不能挽回的损失。

2.4基础没打好

大家都知道，建一幢摩天大楼，首要的任务就是打好地基，只有坚不可摧的基础才能够撑得起摩天大楼的重量，桥梁建筑也是如此。桥梁的基础不仅要承受桥梁本身的重量，还要承受桥梁上各种车辆的重量，尤其是重量高达几十吨重的大货车。这些力量与震级比较高的地震力相比都是微不足道的，地震力的作用会使基础部位出现挤压、变形、移位、下沉等，地震断裂带对基础的破坏性更是不言而喻。

3、市政桥梁抗震设计要点

3.1市政桥梁抗震设计原则

要更好地进行市政桥梁抗震设计，首先必须要把握市政桥梁抗震设计的基本原则，在此基础之上再采取合理的措施进行桥梁设计。而从抗震的角度出发，要想保证桥梁结构的抗震性能，首先桥梁结构必须要具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径；其次，桥梁结构还必须要有合理的刚度以及承载力分布，只有刚度和承载力的分布合理，才能够有效地避免因为局部削弱或者是突变使得桥梁存在薄弱部位；最后，桥梁还必须要具有良好的承载力、变形能力以及耗能能力。只有严格按照这几个要求来进行桥梁抗震设计，才能够更好地保证桥梁的抗震性能。

而按照以上几点要求，抗震性能良好的桥梁结构从几何线形上来看，桥梁必须要是直的，必须要保证各个墩的高度相差不大，因为对于弯桥以及斜桥而言，在地震发生时，其反应往往更加的复杂，如果各个桥墩的高度相差太大，就会使得桥墩的刚度发生变化，而在抗侧力桥墩中刚度较大的桥墩往往就会最先发生破坏。在结构布局方面，桥梁应该尽量保持小跨径，因为小跨径更加有利于降低桥墩所承受的轴压，使得桥梁的延性能够更好。此外，弹性支座应该布置在多个桥墩之上，这样在地震发生时，就能够有效地将地震力分散到更多的桥墩之上。同时，各个桥墩的刚度和强度在各个方向上都应该保持一致。最后就是基础的选择，市政桥梁的基础应该尽可能地建造在坚硬的场地之上，这样更加有利于桥梁基础的稳定。

3.2桥梁减隔震技术

减隔震技术是桥梁设计过程中常用的一种抗震设计手段，而桥梁减隔震技术的原理就是将破坏桥梁结构的地面运动与结构分离开，这既是隔震的本质同时也是隔震的目的，而为了实现这一目的，常常采用的方式包括将结构周期延长和降低地震对结构的破坏力，如果采用延长结构周期的方式，就会使得结构位移有所增加，此时设计的难度往往就会有所提升，而且如果结构较为柔软，即使是在正常的使用情况下，在受到荷载作用时结构也会发生有害震动，为了使得结构的有害振动得以有效地降低，同时将结构的变形也降到最低，可以采取增加结构阻尼的方式，通过这种方式来

吸收一部分地震能量，进而使得地震的结构反应能够得到有效地降低。

减隔震技术可以被分为地基隔震方法和基础隔震，其中地基隔震方法又可以被分为绝缘和屏蔽两种，绝缘所指的是对于地基自身的输入波加以降低，而降低的方法主要包括采用高刚性基础、软弱地基以及利用地基逸散衰减的方法，而屏蔽则是通过在建筑物的周围埋设屏蔽板，或者是在建筑物周围挖深沟，都可以有效地进行屏蔽。基础隔震指的是通过在基础结构和上部结构之间设置隔震装置来达到隔震的目的的一种方法，基础隔震主要可以分为能量吸收、周期延长以及绝缘等方式，所谓的能量吸收指的是通过隔震装置的安装来对于地震所产生的能量加以吸收，从而有效地避免桥梁结构在地震发生时出现较大的变形，而周期延长法则是指的通过对于特定装置的利用来使得整体结构体系的周期得以加长，从而起到隔震的作用。

并不是所有的市政桥梁都适合听过减隔震技术来进行抗震设计，也不是在所有的情况下都适合采用减隔震技术，在运用减隔震技术时，如果场地较为软弱或者是在延长了桥梁结构的周期之后，桥梁结构十分容易出现共振的情况，此时就不适合采用隔震技术。因此在对于减隔震技术加以应用之前，必须要对于桥梁进行判断。

3.3基于性能的抗震设计方法

目前基于性能的抗震设计方法是桥梁设计中常用的一种方法，在进行桥梁抗震设计的过程中，该方法对基于性能抗震设计的目标性能进行了明确，其先定义了一组合适的桥梁结构的抗震性能水平，性能水平就是指的一种有限的破坏状态，其涉及到结构构件和非结构构件的破坏因素，比如说“一般不损坏、不需修复可继续使用和不致倒塌”等都属于性能水平。其次，该方法还定义了一组参照的地震风险和相应的设计水平，美国从功能和破坏程度两个方面对于桥梁结构在两级设计地震水平下的性能准则进行了相应的规定。再次，此方法还确定了桥梁结构抗震设计的目标性能，所谓的目标性能就是指的在一定超越概率的地震发生时，结构期望的最大破坏程度，在《公路桥梁抗震设计细则》中，对于公路桥梁的目标性能进行了规定。此外，该方法还实现了目标性能的等级化，从而能够针对不同的人群来对目标性能进行表述。最后还通过目标性能矩阵来计划赋予结构的要求性能。在进行桥梁设计的过程中，基于性能的抗震设计方法，通过该方法，有效地克服了当前桥梁抗震设计的局限性，对于桥梁的性能要求加以明确，而且还能够通过不同的方式方法来使得桥梁结构满足这些性能要求。

4、结语

由于我国处在地震频发地区，所以，我们要高度重视建筑物的抗震设计，尤其是对桥梁的抗震设计。桥梁是一个很重要的城市基础设施，要想建造一座抗震性能高的桥梁，必须加强对桥梁抗震设计的重视，不能忽视桥梁的整体结构，抗震设计以作为桥梁设计的一项重要内容，必须采用合理的方法对桥梁进行抗震设计，不仅能使桥梁的寿命增加，还能使桥梁的稳定性和安全性得到提高，降低了地震对桥梁的危害。

参考文献：

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