公路桥梁设计与抗震措施分析

白 瑾

(山西诚达公路勘察设计有限公司，山西 太原 030012)

地震灾害属于一种常见的自然现象，近年来随着地壳的运动地震灾害频繁发生，出现地震灾害在一定的程度上就会影响到公路桥梁的稳定性与安全性，严重的还会引起公路桥梁坍塌，危害人们的生命，因此，为了预防地震灾害给桥梁工程造成的危害，在公路桥梁设计过程中，需要做好抗震设计以保证公路桥梁的质量能够满足实际要求。

1 桥梁地震出现的破坏现象

1.1 落梁式破坏

落梁破坏的结构形式分为两种，第一种是因为弹性设计理论使用了毛截面刚度，采用该方式就会导致桥梁工程在受到横向地震作用的时候产生移位的情况。同时在活动结束点设置的制作长度不足，就会导致桥梁之间的横向间距不足而引发的相互冲击，最后导致落梁相互之间产生碰撞破坏。而另外一种主要是因为受到地基土作用而形成的一种地震位移，一般情况下，出现这种桥梁震害的位置主要是软土地基与液化地基的桥梁上的。对于软土来说，由于它会影响到桥梁结构的振动反应，使得落梁的性能下降，从而出现沉陷、倾斜问题。

1.2 桥台式沉陷

桥台在受到地震加速的作用下，桥台的纵向土压力会增加，这主要是桥台的填土与桥台不是结合一体的，两者之间会在地震的作用下产生碰撞出现被动压力，导致桥台向着桥跨的位置移动。并且桥面起到的是支撑作用，当桥台出现位移后就会想着竖向的支点旋转，使得基础出现破坏，且在外界压力不断增加的情况下就会使得桥台沉陷。

1.3 墩柱式破坏

桥梁工程属于“头重脚轻”结构，通常情况下，桥梁墩柱是桥梁抗侧向力的基本结构，因此，在地震灾害出现时往往墩柱受到破坏最直接，一般情况下，墩柱出现的破坏形式有多种，常见的有：纵筋搭接区的抗弯能力不强、抗剪能力不够、弯曲强度不够等引起的，一旦墩柱结构出现破坏就会产生多米骨效应，引起桥梁坍塌、倾斜严重问题[1]。

1.4 盖梁式破坏

对于公路桥梁工程来说，盖梁的结构方式有两种，分别为悬臂结构与两端刚结于柱的深梁结构。但是盖梁结构较短，因此在地震作用下就会出现抗剪强度不足以及锚固筋抗拉能力不足等问题，进而引起锚固段出现破坏，那么盖梁的结构就会出现大面积破坏。

2 桥梁抗震设计

2.1 合理选址

在桥梁工程建设的过程中，前期的主要内容是做好合理的选址，确定在设计过程中需要对桥梁建设场地进行研究。保证桥梁建筑的基础属于稳固的状态。其次，在桥址选择的过程中，主要对地基进行考察，选址位置不能在软土地基上建设，以免由于地基的不稳定影响整体工程的稳定性。

2.2 系统规范的结构整体

首先在公路桥梁设计过程中，对于桥梁各个部分的设计内容需要保持它的受力，以及受力上处于平衡的状态，并且要求桥梁各个部件与桥梁主体之间有很好的连接度。其次在设计的过程中，对于桥梁主体材料需要选择硬质材料为主，特别是针对一些地震多发的区域，那么在设计的过程中需要避免采用连接式的桥面主体，以减少桥梁主体在受到地震影响下导致坍塌的现象。

2.3 高刚度、强度与延性的结构构件

一般情况下，地震产生的结构振动是导致桥梁结构受到破坏的关键因素。所以，在桥梁抗震设计的阶段中，需要将具备高强度、高刚度的结构构件制作出来，使其能够将地震产生的强度传入地基中，以达到抗震的目的。其中在控制桥梁结构变形中，高刚度控制方式起到的优势比较显著，所以设计时相关的设计人员需要格外关注。

3 公路桥梁设计抗震设防措施

3.1 上部结构抗震设防措施

1)尽量采用连续桥跨。在公路桥梁设计过程中，需要尽可能的使用连续跨梁取代传统的结构方式，从而能够将伸缩缝的数量减少，降低落梁的可能性，这对提高桥梁上的行车舒适性有重要的作用。

2)桥跨不宜太长。在设计时针对地震区域强化，不能够设计过程大跨度就会影响到墩柱的轴向压力就会减少墩柱的延伸功能。

3)简支桥梁加固措施。在设计过程中针对简支梁结构，需要做好桥面连续构造的强度控制，并且在设计过程中，当梁和梁之间桥台和梁之间需要使用钢筋拉杆对齐连接，保证具备足够的运力，减少主梁出现移位时产生的破坏。此外在设计过程中，还要按照实际的情况增加制作的宽度以及盖梁的宽度，同时还要将相应的格挡装置设置。其次,设计过程中还可以选择防震锚栓，通过该装置的应用能够保证处于平常荷载作用下，梁体能够在预留的空间位置上实现内缩变形和只有滑动；同时，当出现地震荷载时，防震锚栓还能够发挥出限位耗能的功效，将地震产生的能力消除[2]。

3.2 支座抗震设防措施

在公路桥梁设计过程，对于支座抗震设防的措施主要有三种，分别为：一是在设计时针对使用橡胶支座但是无固定支座的桥梁，需要按照实际情况加设挡轨或者防移角钢，使其按照支座抗震设计的方式进行隔震。二是在高强度抗震区域设计时，需要在纵向位置将一定的消能装置设置，例如采用橡胶支座，铅锌支柱等措施，减少地震产生的影响保证平桥的梁荷载作用能够得到提高。三是在拱桥设计过程中，由于制作水平移位，它的敏感性非常高，因此在设计的过程中，需要研究桥梁产生的惯性引起的反应，所以在选择拱桥墩台基础上，需要将其建筑在地质稳固的场地上保证地震产生作用时，各个制作能够实现同步激振。

3.3 下部结构抗震设防措施

1)下部结构设计。在公路桥梁设计过程中，对于桥位的选址，一般情况下是选择在稳定的河段位置上，在实践过程中，如果必须在稳定性不高的软弱体上进行施工，那么需要设计好桥梁中线的位置，这样能够减少地震产生的河岸产生的影响。

2)墩柱设计。一般情况下，螺旋形箍筋是墩柱设计中常用的方式，由于墩身和基础的纵向钢筋伸入梁盖与承台会存在高估程度，它会增强连接点的性能，所以，在进行墩柱设计的过程中，需要做好抗震措施，使其稳定性得到有效提升，并且在设计中需要将延长振动周期因素纳入考虑范围，以保证在地震灾害发生时能够通过专用的装置将地震的作用散发到基础下。其次,在下结构设计过程中，还需要考虑到桥梁墩柱的埋入深度与直径大小，同时还需要对墩柱的结构进行对比选择，选择符合实际情况的结构形式从而提升桥梁工程的质量[3]。

4 结语

在公路桥梁设计的过程中，采用合理的设计手段能够提高公路桥梁的质量，而对于抗震措施而言，在设计过程中要结合实际的情况，做好桥梁的选址以及桥梁结构的方式，通过科学的抗震技术应用，提高公路桥梁的设计水平。