现阶段公路桥梁设计及其抗震优化

刘耀川

摘 要：近年来，我国社会日益繁荣，交通事业的发展速度不断加快。因此，现阶段的公路桥梁安全性在交通事业中扮演着非常重要的角色。一方面公路桥梁的安全设计，能够保证人民的生命安全。另一方面，公路桥梁的安全设计是推进我国经济发展的重要保障。为了加强我国的公路桥梁抗震优化研究，相关工作人员必须要及时更新设计理念，拓宽知识视野，充分运用科学的方法进行抗震优化设计。

关键词：公路桥梁;抗震优化;桥梁安全

中图分类号：U442.55 文献标识码：A

0 引言

通过查阅已有的资料发现，我国地理位置处于两大地震带之间。所以在我国的大部分地区都会有地震的风险。众所周知，地震不仅会给我们的生命财产带来威胁，对我们的日常生活也会造成很大的影响。因此公路桥梁的抗震优化设计是一项非常重要的工作。在发生地震后，公路桥梁的高稳定性对于物资的配送以及救援工作也具有重要作用。

1 公路桥梁设计的原则

1.1 安全性原则

公路桥梁的最基本作用是供行人、车辆安全通行。因此，公路桥梁的安全性是最基本的设计原则。在现如今的公路桥梁中，还存在着许多安全隐患。一旦公路桥梁遇到地震等自然灾害，如果没有强大的安全保障，则会带来不可估量的损失，如在汶川大地震中，小鱼洞大桥的断裂，不仅在地震时给人民安全带来严重威胁，还给彭州龙门山镇地区震后的救援工作造成困扰。因此在设计、施工过程中，要运用科学的方法，保障公路桥梁的安全问题。

1.2 耐用性原则

在公路桥梁构建工作中，往往不是短暂性的使用，而是日后长达数十年，甚至是上百年的使用。而在桥梁、公路使用过程中，往往会出现一些极端的天气，如崩塌落石、地震、滑坡等;也会遇到许多人为因素，如汽车超载、设计标准低等，这些问题都会给公路桥梁带来一定的损耗。因此在进行施工之前应选取持久耐用的原材料进行建设，对其原材料使用比例进行估算，保证其使用的持久性、抗震性，以便满足社会长期使用的需求。在暑期，我国部分地区往往会发生滑坡、地震等地质灾害，作为公路桥梁建设工作者，在公路桥梁建设过程中，应当充分考虑这些自然灾害带来的影响，做到有针对性地进行公路、桥梁建设，保障人民的财产安全。

1.3 经济性原则

在保证公路桥梁建设的安全性和耐久性的前提之下，经济性原则也是建设过程中需要充分考虑的基本原则。从促进区域发展的层面看，修建道路和桥梁是促进经济发展的一个必然趋势。随着全球化、信息化水平的提高，人们之间的沟通与交流也越来越多。而道路和桥梁的搭建，对于人与人之间的交流起到了促进作用。因此，各地应在自身发展的基础之上，建设新的道路和桥梁，加强与外界的沟通交流，促进区域的经济发展。

2 当前公路桥梁建设存在的问题

2.1 桥梁墩柱震害

桥梁墩柱是构成公路桥梁的重要组成部分之一。因此，在公路桥梁建设过程中，应当加强对桥梁墩柱的质量把控。通过对2008年四川汶川地震中破坏桥梁的统计发现，在发生地震时，如果公路桥梁的墩柱受到破坏，桥梁墩柱的墩身会剪切开裂、匮压破坏，将内部的钢筋暴露在外，使桥梁承受地震的能力变差，失去原有的承载能力，从而发生坍塌现象。以前桥梁设计、建造标准低，桥墩箍筋直径小、间距大，配箍率很低，桥梁本身抗震能力就差。

2.2 公路桥梁附属工程震害

公路桥梁建设工作内容庞大而复杂，用最通俗的语言概括其内容为：公路桥梁工程包括桥梁的主体以及桥梁附属工程这两大主要部分，桥梁在受到地震影响时，梁体发生位移，首先受到损坏的就是附属构件，附属构件的尺寸、与主体结构的牢固连接显得尤为重要。

因此，在进行公路桥梁建设过程中，要充分的重视桥梁附属工程的抗震化设计研究。附属工程在整个桥梁结构中起到了辅助性的配套作用，一旦发生地震时，附属工程如果没有一定的承受能力，极容易发生震害的现象，其最明显的表现是桥梁上部结构掉落、伸缩缝拉断等问题。

2.3 橋梁上部结构质量不达标

近几年，随着我国经济社会的不断发展，一些大中型城市之间往往会出现城际桥梁，通过城际桥梁以促进交通事业的发展。通过调查可知，桥梁建设施工工程量大，时间和空间跨度也非常大，其不同于在平面施工操作，需要更高的技术水准，因此，桥梁的建造工作是一项工作条件艰苦，劳动力大，开放性较高的工程，在建造过程中更应注重桥梁结构的质量问题。在地震发生时，桥梁往往更容易发生坍塌，其中最明显的问题就是桥梁上部结构的移位、掉落。因此，在挑选桥梁上部结构形式时，应注重其坚固性，稳定性的筛选，加强其支撑力度，使桥梁上部结构在地震发生时能够最大程度地保持稳定性。

2.4 桥梁地基稳定性差

无论是什么建筑工程，都离不开坚实的地基建设。而在地震发生时，每一个建筑的地基是最容易受到破坏的结构。在地震的作用下，地基沉陷、滑移、溜坍等变形，导致墩台移位和倾斜，加剧桥梁病害。在以往的桥梁地基建设当中，许多桥梁的地基并不深厚，难以承受较大级别的地震。因此在进行桥梁基础设计、施工时，应提高基础混凝土标高，增加对应抗震钢筋的设置，尽量采用较深的桩基础。对施工质量也应该严格把关，加强混凝土浇筑质量，使地基更加牢固。

3 公路桥梁抗震优化策略

3.1 添加桥梁隔离支座

桥梁支座是位于桥梁上部结构和其下部结构之间的重要部件，它能将桥梁上部所承受的负荷完全传递给桥梁的下部结构。简而言之，桥梁支座是公路桥梁构造中重要的力学传导设备，是连接桥梁上部和桥梁下部的中间枢纽。在我国，桥梁支座分为两种，一种是可以固定的隔离支座，另一种是可移动隔离支座，开展桥梁的抗震化设计最重要的一步就是添加隔离支座，它的出现可以扭转桥梁桥体的力学平衡问题，从而对桥梁的防震起到良好的缓冲作用，不仅节省建设成本，还促进工程质量的提高。普通板式橡胶支座也能起到良好的隔振作用，其成本低，更换修复简单，付出的代价也低。随着科技的发展，高阻尼支座也随之使用增加。

3.2 采用桥梁延性控制方式

我国的桥梁设计方式有两种策略，一個是刚性抗震设计策略，另外一个则是桥梁延性控制策略。在过去，公路桥梁建设常常采用的是刚性抗震策略，像金门大桥，米洛高架桥等，均采用的是刚性抗震设计策略。但是通过近年来不断的实践调查发现，刚性抗震设计策略往往不能够满足如今地震的等级需求，因此需要将桥梁延性的控制策略运用到如今的桥梁抗震设计当中，基层工作人员要尽量的把桥梁建设原结构做柔软，使其能够适应地震的波动，以达到隔离地震波动的效果，使得地震产生的波动传达不到桥梁的主体结构当中，减小桥梁主体结构的反应，促进桥梁和公路建设过程中的高效性和稳定性。

3.3 引用新型抗震设计方法

在过去，我国桥梁建设抗震方法中，大多数采用的是增加钢筋和水泥柱的数量、增加灌溉量这两个方法提高公路桥梁的抗震能力。但是通过实践发现，这些方法还存在一定的局限性。级别较轻的地震用这两种方法才能勉强的应对，然而在日常中，一旦遇到大型的地震灾害，目前这些建筑物的抗震设计方法将不堪一击。公路桥梁、建筑物都会因此受到损害，从而给人民生命财产安全带来严重威胁。因此，建造人员应当探索新的桥梁抗震设计方法，采用新设计理念，打好地基，增强地基和建筑物的承载能力。在地震多发区，尽量采用简支结构桥梁，设置限位墩将长桥变短桥，避免连带影响，做到震后能及时修复，便于修复，修复的代价小。

3.4 提高桥梁零部件的质量和强度

在进行公路桥梁建筑施工过程中，抗震附属设施必不可少。附属设施零部件质量的高低，往往会影响整个建筑的质量和安全性。对于零部件质量的把关，应当从桥梁前期设计阶段便开始着手，比如增设防落链、盖梁做宽、做大，设置多级纵横向抗震挡块、梁体上设置抗震橡胶垫块等，综合设置合适的抗震措施。地震之后最基础的建筑零件往往会发生变形、移位，因此，采用有效的手段防止落梁风险发生，在进行正式施工之前，技术人员应当对零部件质量进行反复技术测试，对抗震性能测试结果进行反复验算，以保证原材料和零部件的质量和工作强度。通过这种方式，不仅能够在后续的施工过程中缩减成本，更能提高施工效率。保证在地震发生时，将伤害降到最小范围。

3.5 促进桥梁的智能化发展

我国科技不断进步，智能化逐渐地走入到我们生活的各行各业当中。科技的进步、智能化的发展同样也影响了我国公路桥梁事业的发展。在以前，大多数地区通常是凭借经验修桥，修路，这会造成许多安全事故发生以及人力、物力、财力的浪费。随着科技的发展，桥梁建筑技术的提高，应采用新工艺、新方法，对桥梁构造，公路施工方式进行综合分析，将物理数据输入到电脑中进行综合测算，综合模拟分析桥梁成品的抗震能力，及时发现桥梁结构问题，以便于得到更精确的抗震化设计方法，通过这种方式满足时代的要求。此外，在前期的勘测过程中，智能化发展仍然起到十分重要的作用，可以将周围的环境数据输入到计算机中，通过计算机综合分析，设计桥梁的位置、承重能力和力学结构，做到科学设计，高效施工。

我国北斗卫星的成功运用，在运营阶段对桥梁实时进行监控、监测，及时反馈信息，应对突发情况，保障广大人民生命安全及公共财产安全。

4 结束语

公路桥梁建筑是我国互通互联、快速发展的基础设施，并且与我们每天的生活息息相关。所以应加强对于公路桥梁建设的关注与重视，积极探索科学公路桥梁抗震化设计方法，从而提高我国公路桥梁的抗震能力。

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