桥梁抗震设计的技术现状与发展趋势

李涛

摘 要：本文从桥梁震灾及抗震设计技术现状出发，就一些典型问题进行分析，具体讨论混凝土结构设计，未来桥梁抗震标准以及结构基础抗震设计以及延性与位移设计及耗能设计发展趋势等方面，从而为我国的桥梁抗震手段提供部分经验，促进我国桥梁事业的发展。

关键词：桥梁抗震；设计技术；发展趋势

中图分类号：U44 文献标识码：A

1.桥梁震灾及抗震设计技术现状

1.1 支撑连接件以及下部结构失效

所谓的支撑连接件失效，即是桥梁当中起到承接力作用的上部结构与下部结构承受的力超出了其承受范围，从而导致部件与桥体之间发生了相对位移，使得起到支撑作用的部件失去了其应有的作用，桥梁上层部分与下层部分发生了一定程度的分离，较为严重的情况下会使得桥梁整个部分相互分隔开来，最终使得桥体出现坠毁崩塌等现象。而产生这一现象的原因，大多是在进行桥梁设计的时候没有充分地考虑到桥梁相邻跨之间的相互位移的程度，导致支撑部件的失效。因此，通过增加支撑部件的宽度进而使支撑部件相对稳固。对桥梁设计的不合理以及承力计算的不准确会导致桥梁的桥墩与桥台部分出现损坏，最开始出现较小程度的裂痕，随着地震力的传递，裂痕逐渐增大，增多，桥墩开裂折断，进而导致下部结构的失效。若想要解决这种状况，只能在前期的延性设计以及施工当中保证准确，使结构的弹性得到保持。

1.2 软弱地基失效

当地震灾害发生时，桥梁下部的承载地基会由于地壳的变动发生永久性的变形，这种地基高低与承载能力的变化会使得支撑桥梁的土地部分变得较为柔软，严重者会出现地基沙土化或地基塌陷的现象。这种地理土壤情况的不良变化容易使得桥梁的下部支撑部位发生一定程度的位移，而桥梁下部的不均衡位移更容易导致桥梁表面出现裂痕，进而使得桥梁整体崩塌破坏。地震灾害容易使土壤部分出现砂土液化的现象，将固体的土壤状态转变成为具有流动性的状态，喷水冒砂，这种现象使得土壤抵抗剪切力的能力大大下降，使得桥梁建筑下降塌陷，倾斜或倾覆。由于这种状况的出现大多是由地震的自然灾害造成的，很难避免，因此，在桥梁的建设过程当中选择好建设地址，避免选择容易出现地基失效的位置进行桥梁的搭设。

1.3 研究技术现状

由于地震灾害对于桥梁的影响十分大，因此，在国内外的一些著名桥梁建设当中，都采取了些抗震加固技术措施。在桥梁的伸缩缝及端部利用接块或者挡块进行接缝工作，这样做可以有效增加桥梁的支撑面厚度以及宽度，减少地震当中桥梁支撑梁掉落的现象。通过对桥梁施加钢筋混凝土技术，增加桥面的横向约束能力，降低地震时桥面弯曲的现象发生。增加桥梁的稳定性最重要的是在桥梁设计与建设时采用桥梁抗震技术，例如由美国研究人员提出铅芯橡胶支座技术，这种技术的采用可以有效增加桥梁上部与下部之间的联系，最大程度地减少地震发生时桥面与桥梁支撑部件之间的相对位移，避免桥面的崩塌脱落。美国加州的运输部在菲奈尔多地震当中发现这种有效抗震手段。

2.主要结构设计方式与发展趋势

2.1 混凝土结构设计

钢筋混凝土技术是桥梁抗震加固技术的重要手段之一。在我国大多数桥梁的抗震加固设计与建造当中，所采用的大多为钢管外包加固，加大混凝土截面以及复合材料加固技术。其中，钢管外包加固对于原料的要求较低，材料花费较少，安全性较高，稳定性较好，耐久度较高，因此，在我国的一些大型桥梁建筑工程中都采用这种技术。随着科技的发展，复合材料加固技术也在不断地普及，由于日本的地震较为多发，且该国对于高新技术材料的研究较为先进，因此在FRP复合材料加固的技术研究中也较为领先。日本对于这种高新技术材料的研究实在阪神地震之后，由于当时的地震造成的人员损失较多，使得相关研究单位对于FRP的研究激增。采用钢筋混凝土技术时，需要注意，应当确定相应的混凝土构件以及承载能力的极限，这种分析方法是必须的，但我国在这一方面相对落后，因此需要加大研究力度，增加我国桥梁建筑工程在地震当中的稳定性。

2.2 未来桥梁抗震标准以及结构基础抗震设计

随着未来桥梁设计技术与抗震技术的发展，需要考虑到各个震级下桥梁的稳定性情况进行抗震标准的规划。不能仅仅采取单一的抗震设计结构与评测水平。桥梁的基础结构是桥梁抗震稳定的关键所在，只有保证基础结构的稳定与抗震水平达到标准，才能保证地震灾害发生时桥梁所受的物理性损害降到最低，虽然这方面的设计工作的难度较大，但是，却是绝对不能忽视的。在美国已经成立了相关的组织体系进行桥梁基础结构的设计教学，并执行相应的标准与规范，我国在这一方面的工作还不健全，体系还存在漏洞，更需要加大力度进行完善与弥补，促进我国桥梁事业的发展。

2.3 延性与位移设计及耗能设计发展趋势

延性与位移设计既是一种设计手段，又是一种设计参数，通过这种合理的设计，增加桥梁的上层部位与下层部位的延展性与稳固性，降低地震灾害发生时两者之间的相互位移，是一种有效的抗震设计手段。这种强度设计方法在诸多的研究专家的建议下将其作为桥梁位移的设计参数，按照这个参数确定桥梁的抗震稳定能力。而作为桥梁抗震的重要技术手段，减震与隔震技术被明确规定要加入桥梁的设计当中，桥梁建设与维护对于能源的消耗也较为庞大，因此，耗能技术的规范也被明确起来。随着科学技术的不断发展，诸多研究人员对抗震技术隔震技术的研究也在不断地加深。通过未来的发展，采用最新的技术发挥其抗震功效，能最大程度地增加桥梁的稳固性与抗震性。

结语

通过对一些国内外的地震灾害进行分析，进而对一些著名的桥梁设施的抗震加固技术进行阐述，分析现状，并就未来的发展趋势做出一个合理的预测，从而为我国的桥梁抗震设计提供相应的经验，力求减小地震自然灾害对于桥梁的影响，保护人民生命财产安全。

参考文献

[1]重庆交通科研设计院.桥梁抗震性能评价及抗震加固技术研究可行性研究报告[R].2002.