节段拼装双柱式墩桥梁抗震性能及设计方法研究

张天民 袁志凌

在城市化进程不断推进的发展背景下，我国在城市交通空间建设方面更加倾向于构建多元化城市交通空间。近些年，为节省桥梁建设用地，城市高架桥在建设体系方面，主张以双层大挑臂连续结构体系为主。在个别建设体系方面，主张利用简支结构体系。目前，随着我国可持续战略内容的不断践行，人们的环境保护以及能源节约意识逐渐得到深化加强。在这样的发展态势下，城市桥梁建设工作应该立足于可持续发展战略要求，利用新兴的技术手段提高桥梁建设的节能性与环保性。

一、节段拼装双柱式墩桥梁抗震性能及设计优势分析

结合以往的设计经验来看，桥梁结构抗震设计主要以延性抗震与减隔震设计为主。对于整体浇筑桥墩的抗震设计而言，在节段拼装墩延性抗震设计方面，要求设计人员应该利用墩结构屈服后产生的塑性变形特点，对当前结构存在的地震能量进行消散处理。在节段拼装墩减隔震设计方面，要求设计人员应该预先在节段预制墩桥梁结构上安置科学合理的减隔震设施。结合现场施工实际反馈情况来看，桥梁建设工程通过合理应用节段拼装双柱式墩桥梁抗震设计原理，基本上可以达到下述几点应用优势：

一是节段拼装双柱式墩桥梁结构在抗震性能方面可以适当增加结构的柔性特点，并在一定程度上可以延长结构的自振周期。这样一来，可以大幅度降低结构地震时加速度的反应，进而达到减少地震荷载的目的。除此之外，节段拼装双柱式墩桥梁结构在塑性位置方面，可以产生一定的滞回效应。不仅可以消散结构中的地震能量，同时还可以加强结构位移响应速度。

二是节段拼装双柱式墩桥梁结构通过适当加大结构阻尼以及能量耗散效率，基本上可以减少结构位移问题的出现概率。最重要的是，结构变形与能量耗散通常会发生在减隔震装置位置上，可以利用减隔震装置的应用特点达到减震的目的，防止主体结构受到地震损伤影响。

三是节段拼装双柱式墩桥梁结构可以凭借自身的结构应用优势，如抗震性能良好、结构稳定性高的特点，为桥梁主体结构整体提供良好的质量保障。最重要的是，通过合理实行抗震性能设计工作，可以进一步减少结构位移以及结构变形问题的出现，利于推动桥梁工程建设工作的可持续发展。最重要的是，该结构在应用方面具备一定的节能环保特点，可以减少拼装及施工作业期间存在的环境污染问题。

二、节段拼装双柱式墩桥梁抗震性能及设计方法研究

1.明确抗震设计目标要求，做好统筹规划与合理部署工作

结合当前桥梁抗震设计方法应用情况来看，在整体浇筑桥墩方面，抗震设计方法应用的越来越成熟。在具体应用方面，工作人员需要围绕桥梁震后目标，功能需求以及结构地震响应特点等方面进行统筹规划与合理部署，做好桥梁抗震设计工作。但是对于节段拼装墩结构的抗震设计，应该立足于节段拼装墩桥梁结构延性特点进行合理设计。在正式设计过程中，设计人员应该从减隔震与结构抗震两个方面进行合理设计。

其中，在设计过程中，应该重点关注节段拼装桥墩裂缝性能以及预应力钢筋应力需求，以便可以为工程现场施工作业提供良好的决策指导建议。除此之外，在实行抗震设计的过程中，应该按照安全性与耐久性原则要求，对节段拼装技术的应用拓展问题进行明确把握。如针对节段拼装技术朝向高地震危险地区应用发展的问题予以高度重视。可根据目标功能需求，从延性设计与减隔震设计两个方面入手处理，满足节段拼装双柱墩高架桥梁的运行需求。

2.合理运用优化设计方法，确保桥梁主体结构运行安全

在具体设计过程中，设计人员应该立足于项目场地特点以及高架桥结构形式特点，按照性能概念设计原则，对节段拼装双柱式墩桥梁抗震设计问题进行统筹规划与合理部署。实施过程中，设计人员应该根据结构性能目标总体要求，对于主梁、盖梁以及下部基础部分，可按照能力保护原则对其进行合理设计。

如对于主梁的抗震设计问题，设计人员可以将主梁作为延性构件的桥墩，并针对构建潜在的塑性铰以及裂缝问题进行深化分析。并在此基础上，对地震作用下节段拼装双柱式墩桥梁结构的墩柱截面设计问题以及减隔震设计问题进行合理落实。对于该部分的检验优化问题，建议设计人员应该按照目标性能要求对其进行检验优化。在满足结构抗震构造设计标准之后，才可以入场使用。

3.利用新兴分析方法，提高节段拼装双柱式墩桥梁结构的运行性能

设计人员可利用OpenSEES纤维模型分析方法，重点针对干接缝拼装式双柱桥梁数值问题以及分析结果问题进行研究与分析。并在此基础上，对模拟方法数值的准确度问题进行明确把握。根据数值反馈结果，判断当前节段拼装桥墩结构的延性性能是否满足标准要求。结合判断结果,一旦发现问题，设计人员应该及时采取措施加以处理，防止对桥梁主体结构的安全运行造成不良影响,并提出优化对策，确保桥梁体系减隔震效果可以达到预期。

三、节段拼装双柱式墩桥梁抗震性能及设计方法的发展趋势分析

1.发展现状及不足

一是当前所应用的桥梁墩柱节段拼装技术主要以接缝技术为主。但是随着节段拼装技术逐渐向高地震危险地区应用发展，现有的设计理论难以支撑高地震危险地区的应用发展。再加上干接缝拼装桥墩与整体浇筑墩抗震性能存在一定的差异性，导致现有的技术内容难以支撑桥梁结构主体实际需求。与此同时，当前阶段拼装式桥墩的抗震性能研究主要以墩柱试件抗震性能为主，对于桥梁结构体系的抗震性能研究缺乏理论实践。

二是减隔振控制措施在常规体系桥梁中的应用实践力度较低。而我们所应用的减隔振控制措施在节段拼装墩高架桥梁系统中存在一定的应用不足问题。主要表现在相关研究理论缺乏实践力度，再加上工作人员对于节段拼装墩高架桥梁系统的运行规律掌握不足，导致减隔振控制措施难以落实到位。除此之外，在桥梁减震措施应用方面，在延性适宜参数的研究方面较少，难以满足桥梁结构需求。

三是我国桥梁性能设计理念逐渐趋于成熟化发展，并且在多数规范中显现。但是从整体角度上来看，我国在预制拼装墩高架桥性能设计方面存在应用不足问题。再加上相关指标研究不够充分，导致该项技术在应用过程中容易受到阻碍因素影响而出现应用力度不足的问题。

2.发展趋势

为进一步加强节段拼装双柱式墩桥梁结构的抗震性能以及设计应用，建议在未来的发展建设过程中，研究人员应该积极以拓展节段拼装桥梁应用范围为主体目标。在原有的技术基础上，结合现行规范要求，对节段拼装双柱墩桥梁的抗震设计对策进行统筹规划与合理应用，以期可以为高震区节段拼装工程提供良好的决策依据。与此同时，立足于性能抗震设计理念，对节段拼装双柱墩高架桥梁的性能指标问题进行合理设定，并按照相关规范要求，做好节段拼装双柱墩抗震设计工作。

四、结论

总而言之，随着我国城镇化与交通基础设施建设力度的不断增快，多元化城市交通体系将会发展成为我国城镇交通体系的重要结构形式。在这样的发展背景下，从事于桥梁建设的工作人员应该立足于多元化城市交通体系发展现状，从多个方面按照多元化城市交通体系发展标准，对多元化城市交通现场施工涉及到的技术应用问题进行统筹规划与合理部署。通过不断提高节段拼装双柱式墩桥梁结构的抗震性能及相关优势，为我国城市交通体系的良好发展提供良好保障。