公路桥梁设计与抗震措施分析

刘　星

（宁夏银川公路勘察设计院有限责任公司，宁夏 银川 750001）

公路桥梁设计与抗震措施分析

刘星

（宁夏银川公路勘察设计院有限责任公司，宁夏 银川 750001）

公路工程的建设方便了人们出行，更加为我国的现代化经济健康的发展提供了交通保障，当时作为公路路线重要组成部分的桥梁，它的质量与防震能力一直都是建设公路质量保障的重要因素。桥梁建设不但造价高，而且在建设与修复的过程困难系数较大。因此，需要采取科学合理的措施使公路桥梁的使用年限被延长。本文对公路桥梁的抗震设计进行了分析，并进一步对提高抗震设计可以采取的措施进行了探析。

公路桥梁；设计；抗震；措施

我国经济不断得到发展，交通也在日益得到完善。公路建设工程行业的兴起为我国的交通事业做了很大的贡献。交通运输路线的畅通为我国现代化经济发展提供了有利条件，促进了经济的发展。在实际建设中难免由于区域地形的影响，公路建设无法正常进行，此时便不可避免的要进行桥梁建设进而使两处不同的公路得到贯通。因此，作为公路路线重要组成部分的桥梁的使用寿命和桥梁的设计有着十分密切的关系。

桥梁建设工程的难度系数高，而修复更加困难。若出现共震与地震（尤其是地震）对桥梁会有不同程度的损害，地震更是导致桥梁损坏的直接原因。对公路桥梁进行设计时抗震能力设计与抗震加固措施是考虑的首要因素，同时也是公路桥梁建设竣工投入使用后最为关注的内容。科学合理地对桥梁进行设计与施工，并对桥梁的抗震功能加强检查、维修以及加固，以保证公路桥梁可以经常处于完好状态，从而使公路交通畅通无阻，并延长它的使用年限。

一、公路桥梁抗震设计分析

对于公路桥梁的设计主要包括抗震概念设计、延性抗震设计、减震、隔震设计、建设场地的选择、装置设计、装置设计的移动量以及桥梁缓冲装置的设计7项内容。下面进行一一分析。

1.公路桥梁抗震设计中抗震概念设计分析

概念设计离不开力学知识为依据，在对桥梁功能与结构进行概念设计时要加入力学知识分析为做到优秀的概念设计并设计出独特的桥梁防震结构体系奠定基础。对桥梁的动力与震力进行分析与预测，以便在对桥梁的抗震设计时找到桥梁结构设计较薄弱的地方进而采取措施进行加固；然后对桥梁的上部与下部结构连接处与过渡孔处的连接地方以及在塑性铰预期部位与桥墩形式的选取和构件设计等方面分析，并对这些部位的问题进行相应补救措施的准备，预防桥梁发生坍塌事故，从而使桥梁结构的经济性、抗震安全性以及结构体系的选择正确性得到保证。最后，依据分析结果对桥梁抗震性能好坏综合进行评定，再根据评定结果对设计方案进行修改和完善，最终达到最佳的效果。

2.公路桥梁抗震设计中延性抗震设计分析

在对公路桥梁进行抗震设计时，对预期可能会出现的塑性铰部位的配筋设计进行计算，并进行加固与防护措施。为了使抗震安全性得到保证，有必要对桥梁的结构进行仔细分析，直至符合抗震能力检测的标准。经过多种情况的对比，若出现多种墩高与场地以及多种地震烈度的情况，通过对大量数据进行分析统计与计算得到桥墩线弹性的最大弯矩比与非线性位移延性比的参数的变化规律。通过依据随机地震反应理论与动力的计算，对桥墩位移的延性估算方法得以总结，从而对地震所造成的危害进行降低。

3.公路桥梁抗震设计中桥梁减、隔震分析

在进行公路桥梁设计时，减震、隔震能力尤为重要，进行减震、隔震设计不但可以使桥梁的抗震能力得到提高，而且这种技术也操作简便、技术先进又经济。进行减震、隔震支座的设计装置使结构消耗能量变小，但可以使结构振型的周期加大，遇到地震时产生的震波频率降低，在自我复位能力良好并与结构特点选取建设方案相结合的前提下，对建造参数进行建立，促使结构地震出现的反应程度得到降低，确保地震发生后公路桥梁上部分结构几乎可以回归到原来的位置，使桥梁的建筑损失得到控制。

4.公路桥梁抗震对场地的选择分析

进行桥梁建设前，要选择对抗震有利的地理位置。比如区域土壤条件较好、坚实的地段等。对桥梁抗震不利的地段主要指的是发生地震过程中容易出现陷落的比较松软的地段和土壤的成因、岩石的状态以及性质都非常不明显的地段。若由于特殊原因必须在该种路段进行建设，则要对该路段采取措施进行抗震能力的加强。若在地震中容易出现滑移以及地面容易出现开裂现象的地段，可通过稳定地基的方式进行措施实施。在良好地基基础建立的前提下，桥梁的建设质量才会得到保障。

5.公路桥梁抗震设计中拉锁式梁板连梁装置设计分析

(3)矿区范围及周边一般分布有省级自然保护区、风景名胜区、生态小区等，对矿区的开发建设有一定的制约作用。

首先对公路桥梁拉锁设计的拉锁数量依据拉锁容许的抗拉力来进行确定，然后对受力表面上的老所来对地震荷载的冲击力进行平均分担，最后通过公式确定每根拉锁承受的设计荷载。

6.公路桥梁抗震设计中桥梁梁板连接梁装置设计中移动量的分析

桥梁连板装置设计中的纵向最大位移量在结构破坏力最大的限度内的前提下药小于梁的搁置长度。

7.公路桥梁抗震设计中桥梁缓冲装置设计分析

在桥梁建设中缓冲装置一般所使用的缓冲橡胶材料多为工程橡胶材料，它们的硬度以及允许压力应力对缓冲地震冲击力的要求应该进行满足。进而根据特有的公式计算出橡胶缓冲应力值。桥梁的垂直竖向缓冲可以与桥梁橡胶支座的综合设计相结合。

二、如何提高公路桥梁抗震设计分析

提高公路桥梁的抗震设计可以从以下几个方面进行分析：

1.桥梁抗震设计防标准

2.桥梁结构的构造细节

在公路桥梁抗震设计中结构抗震设计遇到许多问题，但目前这些问题还没有可以通过定量化的方法进行解决的办法。所以，以震害经验、抗震概念的设计以及定性研究得到的结果为依据对构造细节提出要求，使桥梁结构抗震安全重要性得到保证。在国外，比如美、欧的国家已经特别重视桥梁结构抗震设计中的规范与准则。但是在我国相关的法律和法规在桥梁结构抗震设计方面还十分不足，有待对这方面的问题加强重视。

3.桥梁延性与位移的设计

在我国，传统的桥梁抗震多采用强度设计的方法，虽然有延性与位移问题的存在，但一般也是通过强度指标来间接的得到实现。当下，人们对桥梁结构抗震设计中位移发挥的重要作用越来越关注，许多专业人员以及桥梁建设工程师以位移来作为抗震结构设计的参数，从而多参数抗震设计的方法得以形成。

4.桥面结构支座设计

桥梁结构设计中对简支桥梁的结构要对桥面的连续结构进行加强，为了防止桥梁的主梁发生位移时落梁，需要有足够的加固宽度进行提供。除此之外，还应该对墩台的顶盖梁和支座的宽度进行适当的加宽，并对位移隔挡装置进行增设。对于使用橡胶支座却没有固定支座的桥跨，可以通过对移角钢或者挡轨的加设方式进行支座的抗震设计。

5.桥梁结构跨度设计控制

公路桥梁在设计过程中不得不在地震区域进行建设时，桥梁的结构可以采用跨度相等、每联的连续跨度墩身的刚度相等比较合适。若桥梁跨度不均匀，墩身的刚度不相等就特别容易出现震害现象。若各个墩台的高度间悬差很大，在此情况下可以通过对墩顶支座的尺寸进行调整以及桩顶设置可满足墩身位移的套筒的方式对各墩的刚度进行调整，达到刚度尽可能保持一致的目的。在地震区域内的桥跨长度不宜过大，跨度越大则墩柱承受的轴向力会越大，最终会导致墩柱的延性力被降低。

6.桥梁纵向位移设置消能装置

在烈度较高的地区进行桥梁设计时要考虑到纵向消能装置的设置，比如减震、隔震支座的采用，以及为了使桥梁的梁体与墩台可以共同受力与水平桥梁的荷载量减小可以在梁体与墩台的连接处进行结构柔性与阻力的增加。

7.桥梁的墩台基础地的选定

公路桥梁中桥梁的拱桥部位对支座的水平位移敏感度较强，但是两边桥台的不能同步激振会产生特别大的伪静力反应，有甚者会超过惯性力引起的动力反应。所以，在震区建设桥梁时拱桥墩台的基础一定要选择在整体岩盘或者类型相同的场址，使地震发生时各个支座间可以同步激振得到保证。

8.墩柱设计

在进行桥梁墩柱设计时箍筋的选择尽量使用螺旋形，方便为墩柱提供足够的约束。此外，为了使连接点的延性得以增强，可以使桥梁墩身以及基础的纵向钢盘深入盖梁与承台的锚固有一定长度。而且，在桥墩基脚处应该保证抵抗墩柱弯矩和剪切力的能力足够，但塑性铰接不允许出现。

［1］苏波，陈占力.浅析预制装配式桥梁抗震设计及抗震措施［J］.市政技术，2012，30（3）：65-67.

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