桥梁抗震设计原则与设计方法

杨舟

摘 要：我国桥梁在抗震设计上还存在着许多的缺陷与不足，需要在实践中逐渐积累经验，从而进行进一步的改进，文章就桥梁抗震设计原则与设计方法两方面进行简要分析，使桥梁在抗震设计方面更加完善，降低地震给人民和城市带来的危害。

关键词：桥梁；抗震；设计

近年来，自然灾害频发，特别是地震，不仅给人们带来了巨大的灾难，也给经济造成了难以估计的损失。地震过后，我们除了救灾工作外，还必须进行深刻的反思，怎样才能有效预防地震，怎样才能将地震带来的伤害和损失降到最低。

1 地震对桥梁的破坏性

当发生地震时，首当其冲受到破坏的就是地基，特别是对于地基在斜坡和土质松软地段上的桥梁工程的破坏最大。所以，在选择地基时要谨慎对待，综合考虑后再做决定。地震产生后，桥梁的破坏形式也有所不同，一般表现为以下几点。

桥台的椎体和墩身铺户开裂，还出现了滑移现象。

桥墩的台身发生位移，支座的锚栓被剪断，甚至会导致落梁现象的产生。

桥墩台身开始断裂，使桥梁有坍塌的倾向。

沙土在河水的冲刷下，被液化，致使桥墩开始下沉。

2 桥梁抗震设计的原则

只有在结构上将强度、刚度和延性等指标完美的结合，才能设计出合理的抗震方案，才能做到真正意义上的抗震设防，但是想要做到这一点，却非常困难，需要工程师做到不墨守成规，在了解影响结构地震因素的基础上，进行大胆的创新。与此同时，还要遵循以下原则：

2.1 选择适当的场地

选择桥梁建设地址时，必须要选择一个抗震力强的地方，而且所选择的地方场地要足够坚硬，如果桥梁的地基不牢固，在地震发生时怎么可能做到屹立不倒。但是需要注意的是不仅不能选择松软土地或不稳定的坡地，对可能会受到其周边影响的地区也不能选择，因为在危害面前，是不允许“万一”情况出现的。

2.2 注意结构上的对称

在抗震方面，对称性的结构刚度与不等跨桥梁相比更具有优势，对地震灾害的防控也更加有效，比如说：如果桥梁墩在高度上差距比较明显的话，会使高度较低的桥墩受到水平震力的危害，也会使桥孔跨度较大的桥墩受到很大的地震力。因此，在桥梁的防震设计上，要注意桥体结构的对称性，尽量避免使用跨度较大的桥型。

2.3 注重桥梁的整体性

桥梁的整体性至关重要，如果桥梁的整体性不好，不仅使结构的空间作用得不到较好的发挥，也会在地震时，使结构的构件以及非结构的构件被震落。所以，要尽量的保证上部结构是连续的，同时还要采用有助于提高整体性的连接方式，并且在各个连接点设置减震措施，以便使桥梁在稳定性方面得到提高。此外，为了避免突发状况的产生，在结构的布置上要最大限度的做到尺寸，质量和刚度均匀、对称。

2.4 设置多道抗震防线

为了将危险扼杀在摇篮里，在桥梁抗震设计上要设置多道防线，使桥梁能够多方面的抵抗地震侧向力，在遇到较强的地震时，如果第一道防线被破坏，还有第二道防线可以支撑，甚至有第三道、第四道。这样给桥梁的安全性、稳固性提供了强有力的保障，可以在最大程度上避免桥梁倒塌的现象。

3 桥梁抗震设计方法

3.1 基于性能的抗震设计

这种设计方法是指在不同概率地震下，结构的性能能够达到一组预定的目标，是抗震设计的总体思想。其目的是在强度较大地震后，能够将人的伤亡情况和财产的损失控制在所预先设定的目标内，同时震后，结构的功能也依然可以继续维持。其特点如下。

打破原来以宏观定性的目标为主的局面，逐渐向量化的多重目标转化。

抗震设计目标不再局限于保障人民生命财产安全，而是多目标、多层次的来进行抗震方面的设计，力求最大限度的做到不同风险水平的地震作用下满足不同的性能目标，给人民的安全帶来更大的保障。

3.2 基于位移的设计方法

基本位移的设计方法虽然很早就被提了出来，但是直到现在才有所发展，成为可以应用于桥梁抗震上的设计方法。它是在结构强度不足的基础上提出的，而导致强度不足的原因是：许多规范由于经济等因素的制约，在设计地震作用时，允许结构物质发生可塑性屈服变形，这种情况下，只能改变结构性能的衡量指标，从而选择比较合适的脆性结构或不允许发生非弹性影响的构件。这种设计方法将结构的变形和构件发生的变化设置为变量，最终的设计结果以构件的强度为参数。

3.3 多阶段设计方法

为了最大限度上保证人民群众的生命安全，降低震后的经济损失，在设防水准方面，要不断地进行革新。其中所要考虑到的因素有很多，比如说：地震的产生机理、地震的特殊性能还有在地震的强力作用下各类结构的动力特征、构件能力等。这都需要我们在研究中不断总结教训，积累经验，改变原来的单一设防水准，转为双水准或三水准，原来的一阶段设计转为两阶段、三阶段，甚至会转变为更多的水准，更多的阶段。

3.4 延性设计

基于上文，单纯的强度作为衡量标准，来进行抗震的设计其实并不合理。在地震的强力作用下，桥梁的结构是可以通过自身的变形来进行耗能的，这样依然可以达到抗震、减震的目的。例如：一个比较高大的桥墩，在地震的作用下，桥墩墩底的混凝土在塑性上已经被破坏了，但是其所配置的抗剪钢筋足够用来抵抗地震力，使桥墩没有坍塌。同时，在桥墩底部形成了塑性铰，在转动过程中消耗了地震的能量，使主要结构没有受到实质性的破坏，对主要结构进行了有效的保护。这体现的就是延性设计的概念，通过曲率系数和延性系数的控制对结构延性变形进行控制。

若想降低地震的危害，需要对其破坏性进行掌控，最大限度的将地震的破坏控制在预定部位范围中，这就需要在抗震设计中，重视能力设计思想，在桥梁内部建立合理的强度等级配置。这样才能保证桥梁的稳固性，在发生地震时，也能降低损失。同时在配筋设计上要谨慎对待，选择合适的塑性铰位置，以桥墩较大的桥梁为例，塑性铰的这位置一般在桥墩的墩底或墩顶。做到以上所说的，就能在一定程度上保证结构的延性和抗震能力。

4 结束语

随着经济的不断发展，对桥梁设计的要求会越来越多，难度也越来越大，对桥梁的质量要求也会越来越高，虽然不能阻止的地震的发生，但可以将地震的伤害降到最低。所以，桥梁设计人员要深入桥梁抗震设计的研究中，在借鉴其他地区的先进抗震技术经验的基础上，遵循桥梁抗震设计原则，采用适当的设计方法，使桥梁的设计在质量上得到最大限度的保证。

参考文献

[1]徐小卫.桥梁结构抗震设计方法研究[J].科技风，2011（11）：158.

[2]范立础，王君杰.桥梁抗震设计规范的现状与发展趋势[J].地震工程与工程振动，2001（02）：70-77.

[3]曹春义.探讨桥梁结构抗震设计[J].中国建筑金属结构，2013（20）：161.

[4]陈洁.简述桥梁结构抗震设计与设防措施[J].价值工程，2013（10）：109-110.

[5]崔巍.桥梁结构抗震设计[J].科技创新导报，2010（02）：110-111.