某桥梁抗震设计思路及措施分析

李旭明

（河南省交通规划设计研究院股份有限公司清远分公司)

为满足桥梁的抗震性能，需要切实强化桥梁的抗震设计，而耐久性设计也是抗震设计中必须注意的问题，所以需要紧密结合工程的实践，对桥梁抗震设计的思路明确，并采取相应的措施，切实提升桥梁抗震设计水平。桥梁抗震技术在整个桥梁建设中具有不可或缺的作用，不仅能有效地强化自身保护，而且还能将地震对其带来的不利影响降到最低，使得桥梁的整体抗震性能得到提升。

1 工程实践

本桥梁工程采用三跨混凝土悬臂梁，桥梁长度为105m，其中，前跨为30m，中跨为45m，后跨为30m，中跨采用挂孔结构，挂孔梁采用普通钢筋混凝土梁，长为15m，属于梁式大桥，桥墩采用钢筋混凝土双柱桥墩，高为15m。该桥梁的预应力布置时，采用T 型构造的部分设置了顶板预应力，而边跨配置了底板预应力。主桥为箱梁截面。主梁采用C50 混凝土，桥墩采用C40 混凝土，预应力钢筋强度为1860MPa。本工程属于某二级公路的桥梁，水平向的基本地震加速度值为0.15g，场地特征周期是0.4s，设防烈度为8 级，土层的平均剪切波速是209.8m/s，工程现场的覆盖层厚度是11.5m，属于二类场地，其土质不用进行抗液化处理，属于规则桥梁。以下结合本工程的实践，提出几点桥梁抗震设计思路及措施。

2 桥梁抗震设计思路分析

2.1 桥梁抗震设计的特点

⑴桥梁抗震设计需要计算结构受力。由于桥梁抗震无论是从整体柔性上，还是桥梁承载力方面都需要充分考虑其受力均衡性，而且这也对桥梁在强震环境下保持稳定性具有重要的影响作用。因此必须要对桥梁上部和下部结构受力情况进行计算。

⑵桥梁抗震设计存在轴向变形问题。由于桥梁的竖向载荷较大，不仅存在着一定的轴向变形问题，而且还会对连续梁弯矩产生较大影响，使之在负弯矩值减小的同时，还会导致正弯矩值加大，进而导致其结构剪力与侧移收到影响。

⑶桥梁抗震设计还具有结构延展性。结构延展性是桥梁的一个重要设计指标，只有确保其满足抗震级别要求，从而更好地在地震时确保其不会坍塌和变形。

2.2 桥梁抗震设计基本要求

2.2.1 确保桥梁抗震设计的简单性

桥梁设计必须考虑融入抗震设计，而且还应确保其达到有效的承重能力。这一过程首要保证桥梁抗震设计的简单性，使之在简单计算下就明确得出桥梁抗震的受力情况分析，也由此确保抗震设计的精确性。简单性设计要求下，既能使桥梁抗震免于遭受地震的严重破坏，还能由此巩固桥梁设计中的薄弱环节，使其整体稳定性与抗震性得以同步提升。

2.2.2 保证桥梁抗震设计的科学性

为了能全面提升桥梁抗震性能，需要从桥梁工程的实际情况出发，进行严格的桥梁抗震设计规划，既要保证桥梁抗震中各安装连接件的安全可靠性，还要确保其稳固性。尤其是进行基础设计，以及桥墩、梁体等位置的连接时，使之达到整体设计的科学性与合理性，在发生地震时，抗震梁可以最大限度地承担冲击力，由此确保桥梁整体刚性达到使用要求，同时兼具良好的抗震性能。

2.2.3 桥梁抗震的合理性与完整性

在进行桥梁抗震设计时，应保证其完整性与合理性，由此既增强桥梁抗震的稳固性，还能使其布局更加合理。在遵循这一设计要求前提下，不仅可以保证桥梁抗震外形与刚性达到协调统一，还能提升其整体抗侧压力，由此在增强桥梁抗震整体抵御能力的基础上避免中心位置出现偏移，确保桥梁整体抗震性的提升。

2.3 桥梁抗震设计要点分析

2.3.1 材料方面

一般而言，由于常规使用的砂石结构显然无法达到桥梁抗震要求，因此，可以合理选择以钢结构为主，并结合多种复合型材料应用，使之具有较强的抗震能力，应选择刚性较强的材料提升桥梁抗震稳定性。因为桥梁施工中包含了混凝土钢结构、锚固件、桥墩、钢索、制作与桥梁等结构，而混凝土和金属材料又属于核心材料，因此在抗震设计时，需要结合材料的延性和桥梁结构特点来予以分析和设计，以更好地提升桥梁的抗震性能。例如在本工程中，通过应用BIM 技术来模拟地震力之后，对不同材料在地震作用下的可靠性进行了对比，做好材料的优选。

2.3.2 性能设计

在性能设计中，主要是就地震的危害性，结合工程所在的实际，切实强化对其的量化分析，并对其防护范围也要明确，这样才能更好地满足桥梁性能的需要。例如在本工程中，为了设计出不倒塌的桥梁，在本工程中，按照桥梁的剖面类型，对其场地设计系数进行了确定，具体详见表1，能有效的满足需求。

表1

2.3.3 桥孔布设

在本工程中，采取大跨径来设计，有助于每个桥墩与承台的水平地震力的减少，并坚持结构对称、刚度均匀的原则，采取跨径多元的方式来布置，桥孔布设中，保证每联内的墩高相同，这样才能在上部结构由于受到地震作用时形成的水平震力能平均地作用在桥墩上。

2.3.4 上部结构设计

2.3.5 下部结构设计

在下部结构设计中，考虑到桥梁使用要求，为满足结构计算，需要对钢筋混凝土矩形截面盖梁的尺寸进行适当的增加，并在横向桥台与桥墩盖梁两侧做好抗震挡块的设置，预防顺桥、横桥向出现落梁的情况。而在墩柱塑性铰部位，则需要合理的确定其配筋率，避免因为墩柱的抗弯性能不足而出现脆性破坏。

3 减震措施在桥梁抗震设计中的应用

抗震设计水平的高低，需要做好地震动加速度时程分析，本工程采用E1/E2 两个标准来设计，并通过科学分析地震动加速度时程，结果表明该桥梁结构具有较强的抗震性，这主要得益于在本工程设计中采用了以下措施：①采用HDR 橡胶皮支座，不仅阻尼高，而且隔震效果好；②采取分层的方式设计橡胶支座，使得桥梁的安全性和稳定得到提升，尤其是桥梁与桥墩之间的应力冲击得到了有效的减缓；③加强钢阻尼器的应用；④铅芯橡胶支座的应用。

4 结语

综上所述，在桥梁抗震设计中，我们需要紧密结合工程的实践，切实确定其设计思路，并采取针对性的措施，切实提高桥梁设计的水平，以满足桥梁抗震的需要。