现阶段公路桥梁设计及其抗震优化的探究

廖维均

(身份证：522123198605221018)

现阶段公路桥梁设计及其抗震优化的探究

廖维均

(身份证：522123198605221018)

改革开放以来，随着我国交通事业的飞速发展，公路桥梁建设逐渐成为了当前社会发展的重要部分，公路桥梁作为公路交通运输的一个重要组成部分，其设计的好坏不但关系到公路桥梁的安全、稳定运行，还会对国家的基础设施建设造成重大影响，本文主要对现阶段公路桥梁设计及其提高抗震能力的措施进行探讨。

公路桥梁；抗震设计

一、公路桥梁设计的基本原则

1、耐久性的要求

通常，公路桥梁在建造和使用过程中，不仅由于建造公路桥梁采用的材料性能会逐渐的退化，同时也会承受车辆、风、地震、超载以及人为因素等外来作用的影响，进而造成公路桥梁结构受到不同程度的损伤。因此，公路桥梁必须具有其耐久性，才能满足长期的使用要求。

2、适用性的要求

对于公路桥梁适用性的要求主要包括：确保行人、行车的安全、行车舒畅；公路桥梁不仅可以符合当前需要，也可以满足未来的发展；对于那些跨越河流或者线路的桥梁，则不能妨碍河流的通航或者线路的正常交通等等。

3、安全性的要求

通常，公路桥梁的安全不仅包括公路桥梁上的行人与过往车辆的安全，同时也包括公路桥梁本身的安全。因此，在公路桥梁的设计工作中最基本的要求就是投入运用年限内，能承受各种自然情况和荷载作用，并保持一定的安全性。

4、经济性的要求

在安全、适用、耐久性要求的前提下，经济性是影响公路桥梁设计的主要因素。在公路桥梁设计中，需要综合考虑各种设计方案的优缺点，细致的探讨技术上的可行性以及经济上的合理性。

二、公路桥梁结构震害及其原因分析

根据相关数据统计分析表明，在公路桥梁工程中根据震害破坏部位的不同，主要可分为以下几种形式：

1、桥梁墩柱的震害

这类震害主要表现为：桥墩沉降、倾斜、移位，墩身开裂、剪断，钢筋裸露屈曲等等。其震害的主要特征是：塑性铰破坏和剪切破坏，通常柔性桥墩容易产生塑性铰破坏，主要出现在墩柱底部、顶部和墩柱与系梁连接处，在地震力的影响下容易导致塑性混凝土剥落、破碎，从而失去承载能力；而剪力破坏则主要表现在刚性桥墩上，由于桥墩的变形能力小，主要以刚性强度来抵抗地震力的影响，当地震力超出其承载范围时，就容易产生剪切破坏。

2、桥梁上部结构的震害

这类震害，根据其产生原因一般可以分为移位震害和结构震害，其中移位震害的比较常见，一般容易出现在设有伸缩缝的位置，其主要表现为上部结构的横向移位、纵向移位以及扭转。当上部结构的移位超过了台、墩等的支撑面时就容易会产生严重的落粱震害，其原因是由于墩台的支承宽度不够或限位构造不牢导致，在地震力的影响下，使得梁与墩台之间产生相对位移，移位较大时就容易出现落梁现象。

3、附属工程的震害

这类震害，通常发生在桥梁的主梁与下部墩柱以及桥台连接处都是最为脆弱的部位。在受到地震力的影响下，如果附属工程没有一定的限位承受力就容易产生震害现象，其主要表现为挡块碰撞破坏、伸缩缝拉断、支座脱离主梁、台胸墙剪断等。

4、地基基础的震害

这类震害通常是受到地震力的影响，地基很容易受到破坏，主要是指地震作用下因砂土液化、不均匀沉降及稳定性不够等因素导致的地层水平滑移、下沉、断裂，而地基的破坏一般都会导致基础的破坏，主要表现为基础的移位、倾斜、下沉、折断和塑性铰破坏。

三、公路桥梁设计中抗震设计要点

1、抗震概念设计

抗震桥梁设计时，应对动力特征进行简单分析和对震力进行预测，找到桥梁结构设计的薄弱部位进行加固；然后对上、下部结构连接部位和过渡孔处连接部位及塑性铰预期部位和桥墩形式的选取、构造设计等进行分析同时做出相应的补救措施，防治桥梁出现坍塌，来保证桥梁结构的经济性、抗震安全性和选择结构体系正确性。最后，应根据分析结果对抗震性能的好坏进行综合性评定，根据分析结果再对设计方案进行不断的修改和完善，力求达到最佳。

2、延性抗震设计

桥梁的抗震设计，要对预期会出现的塑性铰部位进行配筋设计计算，对其进行加固和防护；同时为保证抗震安全性，对桥梁结构进行分析，直到通过抗震能力检测。考虑多数条件，多种墩高和场地及多种地震烈度的情况， 在进行桥墩线弹性最大弯矩比和非线性位移延性比参数的变化规律分析是通过大量数据分析统计和计算得到的，根据随机地震反应理论和动力计算，总结出估算解决桥墩位移延性的方法，降低地震所造成的危害。

3、桥梁减、隔震设计

进行桥梁减震和隔震设计可以较好地提高桥梁抗震能力，并且具有简便、先进、经济等优点。减隔震支座的设计装置使得结构消耗的能量较少同时增大结构的振型周期，降低了地震时的震波频率，良好的自我复位能力结合了结构特点选取适当的建设方案，建立相应的建造参数，合理有效的使得结构地震的反应程度降低，使地震后桥梁上部结构基本能够恢复到原来的位置，最大程度的减少了桥梁建筑损失程度。

4、拉索式桥梁梁板连梁装置设计

首先根据拉索容许抗拉力来确定公路桥梁拉索式设计的拉索数量，我们假定某受力面上的拉索平均分担设计地震荷载冲击力， 然后就可以通过公式来确定：每根拉锁承受的设计荷载=桥梁梁板连梁装置设计地震冲击最大破坏力/拉锁数量?Q拉索设计抗拉力。

5、桥梁梁板连梁装置设计的移动量

公路桥梁的桥梁梁板连梁装置的设计最大纵向位移量要在以最大的结构破坏力为限的基础上小于梁的搁置长度。可以允许的纵向位移量移动范围可以根据以下公式计算：橡胶支座的允许剪切变形量?Q桥梁（使用橡胶支座）桥梁梁板连梁装置的设计纵向移动量，横向位移主要由桥梁抗震档块控制。

6、桥梁缓冲装置的设计

桥梁缓冲装置中使用的缓冲橡胶材料一般选氯丁橡胶或工程橡胶材料，其硬度和允许压应力应满足缓冲地震冲击力的要求，然后通过公式可以得出桥梁橡胶缓冲装置的压应力：橡胶缓冲应力=桥梁梁板连梁装置的设计地震最大破坏力/缓冲装置橡胶的受压面积。桥梁垂直竖向缓冲可结合桥梁橡胶支座综合设计。

四、公路桥梁抗震优化对策

1、采用桥梁延性控制法

桥梁结构抗震性能设计中桥梁的延性减震也是十分普遍的方法，其主要做法是加强桥墩某些部位的延性，让这些部位在地震作用下依然能够形成稳定延性塑性铰，进而产生弹塑性变形来延长结构周期，达到分散地震的能量的目的。

2、采用隔震支座和阻尼器相结合的系统

利用增加公路桥梁结构的柔性和阻尼来降低桥梁的地震反应带来的影响，是当前抗震设计中应用广泛的手段。隔震支座法能够有效的加强桥梁的抗震性能，同时增加对地震力的阻尼也能够有效的提升桥梁抗震性能，将二者结合起来，抗震性能会加倍。隔震支座和阻尼器可以在地震的作用下，加强桥墩的弹塑性变形从而耗散地震能量，从而有效的降低桥梁墩、台所受的水平地震力带来的影响，达到提高了桥梁结构的抗震性能的目的。

3、引进新型桥梁的抗震设计方法

在以往的桥梁结构抗震设计中，我们主要采用提高结构强度和增强结构延性的方法来保障桥梁结构抗震能力。但是这种方法在实际应用中有一定的局限性，由于地震的影响力与桥梁的抗震能力都是未知的，因此，当地震发生时，桥梁依然受到了损害。所以，引进新型的桥梁抗震设计法势在必行。现阶段，在桥梁结构设计中我们开始采用型钢混凝土结构，这种型钢混凝土结构具有承载能力强、抗剪能力强、延性强的特点，因此，逐渐被广泛应用。

五、结束语

总之，公路桥梁作为我国经济建设发展的生命线，与人们的生活息息相关并发挥着重要的作用。随着我国经济的发展和综合国力的增强，人们对公路桥梁建设提出了更高的要求。如何进一步提高公路桥梁的各项功能和桥梁抗震构造措施改进和成为了当前我们参建部门需要认真探讨的课题。

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[2]龚继铣.浅谈公路桥梁的防震设计.科技资讯，2009年18期

[3]徐旭东.公路桥梁设计与抗震措施的探讨[J].科技信息.2010.20

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