浅谈公路桥梁抗震设计

1、浅谈公路桥梁抗震设计摘要：在抗震抢险救灾屮，公路交通运输是抢救人民生命财产、尽 快恢复生产和重建家园的重耍环节，遍布的道路交通就犹如全身的血管， 山此可知道路交通的重要性，而公路桥梁作为道路交通的一部分，其重要 性也就可想而知，而桥梁工程，作为重要的生命线工程，是交通运输的咽 喉，在国家建设中起着举足轻重的作用，而在地震发生后为了紧急救援和 抗震救灾的需要，其重要性就更为明显。关键词：公路桥梁；施丁管理我国是地震多发的国家之一，为保证公路桥梁设施的完好，发挥其在 抗震救灾中的作用，需対公路桥梁抗震设计进行深入的研究，所以本文就 将对公路桥梁抗震设计予以简单的阐述。一、桥梁的主要震害形式桥梁的震

2、害有多种形式，根据破坏的部位不同，主要可分为上部结构 震害、附属工程震害、墩柱慮害、基础震害四种：一是上部结构震害。桥 梁上部结构震害按照产生的原因不同，可以分为结构震害和位移震害。其 屮较常见的是位移震害，桥梁位移震害主要表现为上部结构的纵向位移、 横向位移以及扭转，一般来说，设置伸缩缝的地方比较容易发生位移震害, 如果上部结构的位移超过了墩、台等的支撑ifii,则会发生更为严重的落梁 震害，其落梁的原因一般是因为限位构造失效、墩台支承宽度不足造成， 在地震力作用下，梁、墩台间出现较大相対位移，导致落梁现象的发生; 二是附属工程震害。在地震力的作用下，主梁与下部墩柱、桥台连接部较 为薄弱，若

3、附属工程没有足够的限位能力将出现震害，其主要表现为支座 脱离主梁、挡块碰撞破坏、伸缩缝拉断、台胸墙剪断等震害；三是墩柱震 害。墩柱的震害主耍表现出两种特征：即塑性饺破坏和剪切破坏，柔桥墩 柱在地震力作用下,墩柱底部、顶部和墩柱与系梁连接处容易出现塑性较, 塑性较混凝土在反复地震作用下剥落、破碎，失去承载能力，而刚性墩在 地震作用下，变形能力小，主要以强度抵抗地震力，当地震力超越其承载 强度时，出现剪切破坏；四是基础震害。基础的破坏与地基的破坏紧密相 关，地基破坏一般都会导致基础的破坏，地基破坏主耍是指地震作用下因 砂土液化、不均匀沉降及稳定性不够等因素导致的地层水平滑移、下沉、 断裂，基础的震

4、害则主要表现为移位、倾斜、下沉、折断和塑性较破坏。二、公路桥梁抗震设防冃标公路工程对政治、经济、国防和抗農救灾具冇特别重要的意义，在地 震时一旦发生破坏，就将造成交通中断，后果非常严重，所以在进行公路 丁程抗震设计时，应根据不同等级公路的重要性程度，要考虑重要性系数 來计算水平地慮作用，其与建筑结构抗震设计采用的“三水准两阶段”的 抗震设计方法有所不同，目前我国桥梁抗震仍采用一次设计法，仅进行基 本烈度卜的抗震验算，只进行设计地震力作用下的强度验算，没冇考虑桥 梁结构的“变形能力”和“耗能能力”，这就导致钢筋混凝土墩桂在强烈 地震作用下，往往会因设计弯曲延性不足或塑性较区设计抗剪强度不足而 发

5、生弯剪破坏或剪切破坏，因此，单一的强度设防原则是目前我国公路桥 粱抗震设计中存在的主耍问题，国际上公认的多级抗震设防原则是“小震 不坏，中震可修，大震不倒”，我们建议公路桥梁的抗震设计宜采用三阶 段三水准设防，对于第一阶段设计：对于小震，宜采用众值裂度的地震动 参数，计算出结构在弹性状态下的地震作用效应，使结构在小震作用下不 发生弹性破坏，并进行结构强度和稳定性验算，满足第一设防裂度对结构 强度、变形和稳定性的要求，实现小震不坏；对于笫二阶段设计：对于中 震，宜采用第二水准裂度的地震动参数，考虑刚度退化，计算截面开裂、 屈服及破坏时的荷载位移关系，并同地震荷载效应比较，要求有一定的安 全度，从

6、而满足第二级设防要求，实现中震可修；对于第三阶段设计：对 于大震，宜采用第三水准裂度的地震动参数计算地震荷载效应，并同截面 的破坏荷载比较，要求有一定的安全度，并考虑结构的倒塌机制，以保证 整体稳定可靠度，从而实现大震不倒，上述三阶段设计原则实际上就规定 了结构在三级地震水平下相应的反应，即在多遇地震作用下，结构总体处 于弹性反应范围，结构构件没有损坏，在设防烈度的地震作用下，结构可 能出现一定的塑性变形，但最人变形值应限定在远低于结构的容许变形以 内，在罕遇地震作用下，结构将经历较大的弹塑性变形循环，最大变形可 能达到结构的容许变形值，但始终不超过容许变形值，这就最终实现了“小 震不坏，中震

7、可修，大震不倒”的抗震设防原则。三、公路桥梁抗震设防措施一是地段的选择。路桥梁项目的工程设计者在设计之初，应该对建筑 地段进行合理化选择，掌握当地的地质资料和以前的地震活动情况，要避 开不宜建筑地段，并采取适当的防护措施；二是设计合理的结构方案。在 一般情况下，设计者在确定路线和控制点时，都应避开烈度高，震害破坏 性大的地段，并合理利用当地地势地形，采用合适的设计方案，在确保桥 梁防震水平的用时减少对自然平衡条件的破坏；三是要分析桥梁系统中抗 震的强弱部分。通过对多年来的震害资料进行查阅，我们发现桥梁下部结 构崩塌比较严重，桥梁上部结构抗震能力相对较好，震害主耍会使桥梁上 部结构中桥梁端撞损、

8、梁片分离，不会影响桥梁的主要功能，震后修复也 相对容易；四是桥梁延性抗震设计。延性抗震设计主要是利用结构、构件 自身的延性耗能能力来抵抗地震的破坏作用，在设计时是通过增加结构、 构件延性來实现，对结构允许出现塑性较的部分进行专门的延性设计，如 梁体与墩、台的连接处增加隔震支座，有效地减小墩、台所受的水平地震 力；利用桥墩延性抗震，采用隔震支座和阻尼器相结合的系统达到减震的 目的，采用减慮新结构-型钢混凝土结构等，也大大了减小结构在地震中 的反应，提高了桥梁的安全性能；五是防止桥梁落架设计措施。公路桥梁 设计上要考虑主梁支承长度和主梁限位装置，在主梁支承长度上要将取值 放人一些，在纵向上要设置纵

9、向防落梁构造，但限位装置不得防碍纵向防 落梁构造的作用发挥，且在强震区桥梁上结构要采用重量轻的钢结构连续 体系，增加整体性，降低自重，减小地農惯性作用；六是桥梁结点抗震设 计措施。桥梁结点区域一旦受损将难以修复，城市高架桥墩柱的结点、桥 墩与盖梁的结点、桥墩与基础的结点等，是保证桥梁整体工作的重要构件, 所以在桥梁抗震设计中，除了要保证墩、梁有足够的承载力和延性外，还 要保证桥梁结点有足够的承载力，避免结点过早破坏，因此，要加强结点 的抗震加固；七是桥梁抗震新方法。就是用建筑工程中常用的隔震方法在 公路桥梁结构抗震设计上，安装隔震装置、耗能装置和吸震装置来达到防 震、抗震目的，以隔震、减震和制震技术为特点的结构控制设计理论与实 践弥补上了传统抗震设计的不足，将消极抗震变为积极抗震，为公路桥梁 防震、抗震设计注入了新的活力；八是对于地震区的桥型选择，宜按下列 儿个原则进行：耍尽量减轻结构的自重和降低其重心，以减小结构物的地 震作用和内力，提高稳定性，力求使结构物的质量中心与刚度中心重合， 以减小在地震中因扭转引起的附加地震力，应协调结构物的长度和高度， 以减少各部分不同性质的振动所造成的危害作用，适当降低结构刚度，使 用延性材料提高其变形能力，从而减少地震作用，要加强地基的调整和处 理，以减小地基变形和防止地基失效。结束语综上所述，虽然目前