大跨度桥梁抗震设计

大跨度桥梁抗震设计

孟义然

32068319940808**** 江苏南通 226000

摘要：随着我国城市建设和高等级公路的不断发展，“十四五”时期的中国必将迎来新一轮大跨度桥梁建设的高潮期。近30年的地震灾害经验表明，在城市现代化进程中，交通网络在城市整体抗震防灾网络中的重要性越发凸显。由于交通压力在不断的增加，所以需要科学合理的设计桥梁的抗震性能，给桥梁的质量提供保障。

关键词：大跨度；桥梁；抗震设计

1大跨度桥梁抗震设计的情况

桥梁结构对于地震的反应随着跨度的加大也会变得更为复杂，在抗震方面的设计困难系数相对于小跨径桥梁来说也更高。为适应公路桥梁建设技术和抗震设计技术的发展，2020年交通运输部新发布了《公路桥梁抗震设计规范》（JTG/T 2231-01-2020）,体系更为完善，适用性和可操作性更强，但是对于大跨度桥梁而言，除了满足规范的相关要求之外还需进行专项研究，现阶段，我国大部分桥梁设计标准抗震规定内容都是对于中等及以下跨径桥梁的，而对于大跨度桥梁的规定比较少，有待完善。在大跨度桥梁抗震设计的时候，需要对行波效应以及多点激振等方面给予充分的考虑。所以，在进行大跨度桥梁抗震设计的过程中，需要实施综合性的考虑。

2桥梁抗震设计的原则

2.1桥梁结构形式的选择方面

在选择桥梁结构形式的过程中，需要结合地质条件以及地形等方面实施综合的考虑，选择科学合理的桥型以及基础形式来实施桥梁抗震设计。不仅如此，需要最大限度的使用具有抗震效果的结构形式，尽量避免高墩和大跨在同时出现，从而减小上部结构的重量和下部结构的悬臂长度，这样可以优化抗震的效果。在初拟桥梁结构的时候，需要尽可能的实现形体简单，质量分布均匀，重心较低等特征。在抗震概念设计阶段，需要特别重视上、下部结构连接部位的设计以及塑性铰预期部位的选择。

2.2设计体系的整体性以及规则性方面

整体性良好可以充分的发挥结构的空间作用，不仅如此，在出现地震的情况下，还可以尽量减小桥梁构件的破坏，做到“大震不倒，中震可修，小震不坏”。除此之外，在设计结构体系的过程中，要是桥梁的质量和刚度出现不均匀的情况，也会在很大程度上影响桥梁整体的抗震性，因此，需要尽可能确保设计体系的规则性。

3大跨度桥梁抗震设计中的重点

3.1方案阶段的结构形式选择

设计人员在进行大跨度桥梁抗震设计过程中，首先需要从结构方面进行考虑，加强对于施工现场地理状况以及气候因素的调查，然后根据具体的调查结果来合理调整设计方案的参数要求，确保桥梁工程能够顺利进行；之后，为了保证所选的结构体系在桥址处的确为良好的抗震体系，必须进行初步的动力特性分析和地震反应评估；最后根据分析结果判断抗震体系的优劣，决定是否需要调整前期方案。

3.2 提升桥梁整体性设计

为了有效的抵御地震所带来的冲击，大跨度桥梁结构整体性必须要满足相应的抗震需求。因此相应的设计需要对大跨度，桥梁结构等各方面内容进行严格的审查，确保这些要求符合设计标准，从而有效的抵御地震所带来的危害。

3.3重视抗震能力设计

大跨度桥梁抗震设计主要是为了提升桥梁整体的抗震能力，在发生地震时尽量保持桥梁结构的完整性，防止大型地震对桥梁整体造成严重的破坏，因此对于大跨度桥梁的抗震设计来说，不仅要注重抗震性能，同时也应该加强对于第二道、第三道抗震防线的设置（比如设置防落梁挡块，抗震锚栓等结构），全面优化大跨度桥梁的抗震性能，为人们提供安全可靠的出行环境。

4大跨度桥梁抗震设计的具体方法

4.1概念设计

为了全面提升桥梁的抗震性能，首先就需要明白概念性设计的理念，这是整个桥梁抗震设计过程中最基础的一个环节，由于地震的偶然性较强，而且在具体的设计过程中模型计算与实际的计算过程总是存在一定的误差，因此桥梁结构的概念设计是最基础最重要的一个环节。在具体的概念设计过程中，设计人员首先要考虑抗震结构体系的应用，特别是对于大跨度桥梁的建设来说，其中比较重要的就是锚固和索结构的设计，通过根据桥梁的实际建设状况选择科学合理的抗震体系，然后再进行加固操作。同时在进行抗震概念设计的过程中，设计人员要充分了解桥梁各部分的结构连接关系，然后再根据抗震设计的原则对桥梁整体的抗震性能进行全面的评估，并根据前人总结的抗震经验灵活地选择桥梁的结构设计。

4.2延性抗震设计

对于大跨度桥梁的抗震设计来说，延性抗震设计主要是通过利用桥梁结构以及构件本身的延性耗能作用来降低地震带来的冲击力。因此在进行延性桥梁抗震设计过程中，设计人员首先需要遵循最基本的抗震性能设计原则，在设计过程中也需要考虑到整体结构的设计强度以及与位移延性之间的平衡，同时还要及时的检查延性构件的保护能力。设计人员在设计的过程中，首先需要确保结构与构件的延性能够得到全面的提升，在允许结构或者构件发生一定程度的的塑性变形的基础上确保桥梁不会发生倒塌。另外也要保证结构与构件都具备较强的滞特性，以便能够更好应对在地震过程中发生的变形。（见图1）

4.3桥梁减震隔震设计

对于桥梁的抗震设计来说，目前减震隔震技术是最常用的一种抗震设计手段，该项技术主要是通过应用一些减震或者是隔震的装置增大桥梁结构的主要振型周期从而达到抗震减震的效果。但是在具体的设计过程中由于设计环境的不同，设计人员需要根据具体特点及施工环境来进行合理的评估，特别要对地震的震波进行评测，根据测试结果选择合适的减震隔震装置，然后根据现场情况来调整参数。因此通过上述的设计方法，能够在地震来临时提升建筑结构吸收能量的能力，有效的分散地震的震波，优化桥梁结构的抗震能力。

5提升大跨度桥梁抗震设计的具体措施

对于大跨度桥梁的抗震设计来说，需要考虑到多方面的内容：第一，由于地震是一种地壳性的运动，充满了不确定性，目前我们对于地震的测定仍然缺乏专业的方法，因此在具体的大跨度桥梁设计过程中，对于抗震效能的设计方面多少都会出现一定的误差，即便计算的数据都能精确，在实际的递增过程中都会出现一定的差距，因此在进行具体的抗震设计过程中，设计人员必须加强对于桥梁设计概念以及延性抗震设计的重视，特别是对于减隔震设计必须进行全面有效的分析设计，以此来提升大跨度桥梁的抗震性能。第二，大跨度桥梁的支座选择尤为重要，除了需满足竖向承载力的要求，地震作用下的水平力及水平位移也应满足相关规范的要求。对于连续梁而言，往往会在某个桥墩设置固定支座，但是水平地震力在分配时会大部分集中在固定墩，此时如果过分提高标准选择高承载力的减震支座虽然能够满足地震水平力的验算但是在竖向承载力上会有大量富余造成浪费。针对这种情况，我们可以采用盆式橡胶支座＋板式橡胶支座相结合的方式，在各桥墩处均设置板式橡胶支座，竖向力由盆式橡胶支座承担，水平力由盆式橡胶支座和板式橡胶支座共同承担，这种方式受力清楚，而且在工程造价上相对减隔震支座会便宜不少，既能全面提升大跨度桥梁的安全性能，为人们提供安全可靠的出行环境，又能提升项目经济效益。

6结语

综上所述，对于大跨度的桥梁设计来说，抗震设计是非常重要的环节之一，但是由于大跨度桥梁的抗震设计是非常复杂的，需要进行专题研究地震的特性以及地震对桥梁结构产生的各种影响进行综合的分析，有针对性地制定相应的抗震设计方案，从而全面提升大跨度桥梁的抗震能力，全面推动我国大跨度桥梁的建设发展。

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