现代城市桥梁抗震设计的若干问题

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我国的地理位置比较特殊，处于环太平洋地震带以及欧亚地震带之间，所以是一个地震比较多发的国家。地震所带来的危害是我们有目共睹的，尤其是现在建筑事业迅猛发展，各个城市高楼林立，高架桥和立交桥横架在城市中央，贯穿整个城市。所以，如果发生地震落梁破坏，后果可想而知。地震属于一种自然现象，是不能避免的，那么要减少地震带来的危害就只能通过合理抗震设防后，减轻结构的地震破坏，避免人员伤亡，减少经济损失。桥梁作为城市建设的主体结构，其抗震设计直接关系整个城市的公共安全，研究现代城市桥梁抗震设计是非常必要的。

一、桥梁的震害类型和特点

1、桥台震害

桥台震害的主要体现形式就是路基和桥台一起向一个方向滑移，使桥梁的桩柱发生倾斜，导致折断或者开裂。如果桥梁的桥台属于重力式桥台，那么胸墙就会出现开裂，台体发生移动。

2、桥墩震害

桥墩震害的主要体现形式就是桥墩发生沉降、移位或者倾斜，墩身出现开裂的现象，甚至被剪断，一些受到压力的混凝土结构崩裂，露出钢筋结构，桥墩和基础连接的地方断开。

3、支座震害

支座震害的主要体现形式是支座的锚固螺栓剪断或者拔出，支座本身受到破坏，所以传力体系中断，导致桥梁结构的其他部位出现损害。

4、主梁震害

在所有桥梁的震害当中，最严重的就是主梁坠落。导致这个震害发生的主要原因就是桥台或者桥墩出现倾斜或者倒塌，一旦主梁坠落，就意味着桥梁完全被破坏，而且在坠落过程中还会殃及周围建筑。

5、基础震害

基础震害会直接导致桥梁倒塌，一旦基础被破坏，在地震之后桥梁也难以修复。造成基础震害的主要原因是砂土液化，桥梁基础的稳定性低，不均匀沉降等。

无论是以上哪一种震害，都会导致严重的后果，带来不可估量的经济损失，甚至危害到人民群众的生命财产安全，所以一定要做好城市桥梁的抗震设计。

二、城市桥梁抗震设计基本原则

合理的桥梁抗震设计要求桥梁具有良好的强度性能以及延性要求。具体原则如下：

1、选择场地

选择合适的建筑场地是保证桥梁抗震性能的前提，在选择场地的时候要避免选在在地震过程中可能会出现地基失效的松软区域，地基的基础要相对坚硬，否则就会容易出现基础震害。

2、保证桥梁的整体性

桥梁的整体性设计可以有效的降低震害，在设计的时候，桥梁的上部结构要连续。一个良好的整体性桥梁设计可以增强桥梁的强度，在地震发生的时候还会减少零碎的掉落。整体性设计还有一个关键点，就是尽量设计成对称的结构形式，避免在强烈震动作用下，出现单侧倾覆的现象。

3、提高桥梁的强度和延性

影响桥梁的抗震性能的两大关键要素就是强度和延性。强度就是指桥梁的刚度性能，也就是受力性能。强大的刚度可以有效增加桥梁在地震中的受力限值，避免桥梁结构出现弯曲。而延性是控制断裂的有效方式。在抗震设计中，如果只注重强度设计，而忽略延性是错误的。在受力过程中，不能保证桥梁没有一点位移，如果桥梁的延性够大，轻微的位移根本不会导致桥梁结构出现破坏。

4、能力设计

桥梁的能力设计主要是对安全度差异的掌握，也就是针对不同位置的结构构件和其在地震中所承受的不同破坏形式确定它的强度安全度。这是避免地震中出现脆性破坏的最佳方式。

5、设置多道抗震防线

在桥梁的抗震设计中，为了安全起见，应该设置多道抗震防线，保证在地震发生的时候，第一道防线破坏之后还有第二道、第三道防线在支撑，避免桥梁出现倒塌。

为了保证城市桥梁的抗震等级达到要求，在桥梁抗震设计中，应该完全遵循以上设计原则。

三、我国城市桥梁抗震设计面临的主要问题

目前，在我国的桥梁抗震设计中存在的一些主要问题就是桥梁结构的整体性和延性不够。如上所述，桥梁的整体性和延性是保证桥梁抗震性能的关键因素。整体性是提高桥梁强度的有效途径，延性是防止桥梁在地震中出现完全或者断裂的保障。我国的桥梁抗震设计中面临的另一个问题就是强度试验。桥梁结构通常都比较庞大，面对这样一个大型建筑，要对其进行强度性能测试是比较困难的。目前，我国还没有一个特别完备的方法可以对建好的桥梁做整体性测试。

四、关于城市桥梁抗震设计的几点建议

1、桥梁抗震概念设计

所谓桥梁的抗震概念设计是说设计人员在研究地震带来的灾害的基础之上，通过总结之前的一些设计经验以及设计原则，确定桥梁抗震设计的总体方案。正确的选择材料、确定细节构造，使桥梁的每一个环节都能环环相扣，合理配置，使其在地震中发挥整体效应，达到最佳的抗震效果。

2、延性设计

目前，在我国的城市桥梁延性抗震设计中，对于延性的验算经常使用的准则包括以下几种：强度破坏准则、能量破坏准则、变形破坏准则、基于低周疲劳特征的破坏准则等。本文中笔者已经针对延性在城市桥梁抗震设计中的重要性作了详细的阐述，由此可见，延性设计是非常关键的。所以笔者建议在做桥梁的延性验算时，一定要结合桥梁的具体设计以及工程要求，选择合适的验算准则，做精确的计算，以提高结构的延性性能，保证桥梁的抗震性能。

3、加强对桥梁细部构造的研究

在城市中，最常见的就是高架桥。而高架桥在地震中特别容易损害，根据这个经验教训，笔者建议在以后城市桥梁抗震设计中，应该加强对桥墩、支座等一些细部构造的研究和分析，尤其是延性方面，不能只针对钢筋混凝土结构做设计，因为这些非混凝土结构也是决定桥梁抗震性能的关键。

4、重视基础抗震设计

对于桥梁而言，基础是承重主体，也是抗震的关键结构。一旦基础被破坏，不仅在地震发生的时候会造成严重的后果，在地震之后桥梁也无法修复，只能重建。这样就大大增加了经济损失。所以在桥梁抗震设计中一定要重视基础抗震设计。只有在保证基础牢固的前提下，才能保证桥梁的上部结构的稳定。

5、从实际出发

在不同的地区，地震的发生频率以及地震的等级都是不同的。所以在进行桥梁抗震设计的过程中要结合工程所在地的具体情况，确定抗震设计等级。不能盲目的求高，造成不必要的浪费。在设计之前，认真勘察地质结构情况以及地理位置特征，在掌握区域地震发生特征之后，再结合工程实际情况确定抗震设计方案。保证桥梁抗震性能。

五、结束语

桥梁已经成为城市发展建设中不能缺少的一个重要组成部分，地震是一种严重的自然灾害，对于城市桥梁抗震设计的研究是至关重要的。有效提高桥梁抗震性能，需要了解震害的类型以及桥梁所在地的地震发生情况，在这个基础之上，注意一些设计要点，尤其是容易发生震害的塑性铰位置。遵循桥梁抗震设计基本原则，把桥梁结构的每一个部分有机结合在一起，形成一个强大的抗震整体，这样才能保证城市桥梁的抗震性能，减少地震带来的危害，保障人民群众的生命财产安全。