桥梁抗震设计要点分析

韩沂树

（烟台市公路勘察设计院，山东烟台264000）

桥梁抗震设计要点分析

韩沂树

（烟台市公路勘察设计院，山东烟台264000）

公路交通运输在抗震救灾行动中扮演着十分重要的角色，是抢救人民生命财产和开展震后修复工作的重要渠道，所以在桥梁建设过程中，需要对桥梁抗震设计的要点进行分析，及时发现抗震设计中存在的不足，强化桥梁的抗震能力。论文从地震对桥梁的破坏形式和破坏原因入手，对桥梁的抗震设计原理及抗震设计要点进行分析，解决抗震设计中存在的问题。

桥梁；震害形式；震害原因；设计要点；设计方法

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.11.114

1 引言

近年来，各种自然灾害给人民的生命财产带来了许多损失，尤其是地震灾害，所以做好防震救灾工作越来越重要[1]。地震过后，桥梁的损坏很严重，进而影响了灾后抗震救灾的及时进行。为了使得桥梁的抗震强度及稳定性得到保证，在设计阶段要对其抗震能力进行严格要求，并且深入研究桥梁的抗震性能，以保证桥梁工程的良好抗震能力，发挥其交通枢纽的作用。

2 桥梁震害的表现形式和原因分析

2.1 主要震害表现形式

2.1.1 桥台震害

桥台震害的表现：桥台连同路基向河心发生移动，随之引起桩柱式桥台的桩柱，产生倾斜和开裂，情况严重时会折断；重力式桥台的胸墙产生开裂，台体出现下沉和移动；桥头引道发生沉降，翼墙同时产生开裂[2]。

2.1.2 桥墩震害

桥墩震害主要表现：桥墩发生沉降、倾斜、移位，墩身出现开裂、剪断破坏，位于受压缘处的混凝土崩溃，内部钢筋逐渐裸露并且屈曲，桥墩与基础的连接处出现开裂和折断等破坏，如图1所示。

图1 桥墩震害

2.1.3 支座震害

由于支座设计没有对抗震设计规范进行全面考虑，没有充分准备连接构造和支挡等措施，以及支座形式、材料不足等一些因素，都会引起支座发生较大幅度的滑移和变形[3]。

2.1.4 梁的震害

主梁坠落是一种非常严重的桥梁震害，其发生的原因是多方面的，桥台、桥墩倾斜、倒塌，支座破坏，梁体碰撞，相邻墩间发生过大相对位移等都会引起落梁。

2.1.5 地基与基础震害

地基与基础震害在修复阶段很难重新利用，情况严重时会引起桥梁的整体倒塌。地基与基础震害主要表现为地层水平移动、下沉和断裂[4]。

2.2 桥梁震害原因分析

桥梁的震害原因是多方面的，主要表现为：（1）桥台或桥

墩失去稳定性；（2）砂上液化和地基失效；（3）地震作用力出现；（4）桥梁结构的造型、构造或连接措施不妥善。

3 桥梁抗震的设计原理及抗震设计方法

3.1 抗震设计原理

抗震、隔震、减震3种方式相结合是现如今最为合理有效的抗震方式。目前，是以一定的假设条件为基础进行抗震设计计算的，虽然分析手段有所提高、理论有所完善，但是复杂的地震作用、桥梁结构体系本身的复杂性和地基影响的复杂性都会导致理论计算结果和实际受力产生较大偏差。以下是不同的假设条件和设计原理的探讨[5]。

3.1.1 静力法

静力法假设地震振动和结构物的各部分振动相同，忽略桥梁结构本身动力特性对结构所带来的影响，将桥梁抗震问题的动力计算转化为静力计算[6]。实际振动时，物体只有满足绝对刚性的条件才能认为各个部分和地震振动一样，所以此法只对刚度很大的结构适用，例如重力桥墩、桥台，具有局限性。

3.1.2 反应谱法

反应谱法通过对桥梁结构进行动力特性分析，对各主振动应用谱曲线得到某强震记录，进行最大的地震反应计算，统计组合主振型的最大反应，求得整体结构最大反应值的近似值。

3.1.3 动态时程分析法

动态时程分析方法将大型桥梁结构离散成有限元动力计算模型，该模型具有多节点、多自由度，输入地震强迫振动的激振，求解结构反应时程。

3.2 桥梁抗震设计方法

地震的发生具有不确定性、发生形式多的特点。在进行桥梁的方案设计时，不仅仅要考虑功能、外观以及静力分析因素，还要充分考虑桥梁的抗震能力，选出优良的抗震结构形式。在进行抗震概念设计时，对于桥墩的形式、上下部的结构连接处等薄弱部位以及孔洞连接部位的设计都要重视。此外，将桥梁的现场位置条件也考虑在内，对方案进行动力分析和地震反应评估，来测试方案能否达到规定的抗震等级。桥梁的整体抗震性能，采用配筋和构造设计的方法来加强薄弱部位的刚度。所以，本文提出如下建议。

1)设计桥梁抗震时，对延性变形、结构整体稳定性、结构强度等方面采用多级设防方式，确保桥梁抗震性能。

2）设计桥梁抗震时，抗震性能方面要加大研究力度，使结构在建设过程中具备更强的适应地震作用的能力[7]。另外，设计桥梁抗震时，对于结构行为能力的设计要系统考虑。对于结构强度的验算还是变位的，在进行验算时，要采用被动方式，从设计角度出发做到确保结构的抗震能力得到增强。

3）设计桥梁抗震时，需要深化对抗震延性的研究。大量实例表明，地震发生时，许多高架桥都发生倒塌，这就需要加强对各种形式的桥墩和抗震支座的延性研究，达到有效提高抗震延性的目的，减少在地震过程中桥梁倒塌事故的发生。

4）当对于地震区内的桥梁进行设计时，以地震区结构的抗震设防为基本出发点，针对边坡倒塌、地裂和砂土液化等对桥梁结构带来的影响进行深入研究，采用更为科学的抗震设防等级。

4 结语

地震作为常见的自然灾害，目前为止，还不能被准确的预测，但我们能够提前加强相应的防范，减少其带来的巨大损失。所以，在桥梁设计中，要将地震对结构带来损坏的规律进行充分的分析，改变以前的传统强度理论，采用更加适用的延性抗震理论。除了考虑桥梁结构的强度问题外，还要根据地质环境条件来制定较为合理、科学和经济的抗震方法[8]。在施工建设过程中，强化质量管控，将地震对公路桥梁的损害降到最低以保证人民的生命财产安全。

【1】胡志刚,于长久.桥梁抗震设计及要点分析[J].路桥科技,2014(34): 240-240.

【2】王砚田,覃永明.桥梁震害分析与抗震设计[J].交通标准化,2006 (10):68-69.

【3】郭穆春.公路桥梁抗震设计存在的问题及改进[J].黑龙江交通科技,2014(8):93-93.

【4】邓标,吴朝东.浅析城市道路桥梁设计的常见问题[J].城市建设理论研究,2011(9)：44-45.

【5】杨忠信.对目前城市桥梁设计中一些问题的探讨 [J].科技信息, 2008(15)：60-60.

【6】秦小莉.对城市桥梁设计细节的几点建议[J].市政设施管理,2009 (1)：34-36.

【7】张文泽.道路桥梁结构设计要点分析[J].黑龙江科技信息，2013(12)：228.

【8】武芳,赵雷.市政桥梁结构可靠性研究的现状和发展[J].工程结构, 2013(8)：27-28.

Analysis on Aseismic Design Keys of Bridges

HAN Yi-shu
(Yantai Highway Survey and Design Institute,Yantai 264000,China)

Highway transportation plays a very important role in earthquake relief.It is an important way to save people's life and property and carryout post-earthquake rehabilitation.Therefore,in the process of bridge construction,the key points of aseismic design should be analyzed. We should find the shortcomings in aseismic design timely,and strengthen the aseismic capacity of the bridges.This paper starts from the earthquake damage forms and causes,and analyzes the principle and key points of aseismic design,in order to solve the problems in aseismic design.

bridge;earthquake damage form;earthquake damage cause;design key;design method

U442.5+5

A

1007-9467（2016）11-0028-02

2016-10-12

韩沂树（1981～），男，山东烟台人，工程师，从事路桥勘察设计研究。