公路桥梁结构抗震设计分析
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公路桥梁结构抗震设计分析
摘要：近些年来，全国各地地震频发，公路工程受损严重，为此桥梁设计时，为保证构造物的耐久性、实用性、安全性，抗震设计成为公路桥梁设计的重要内容。桥梁作为一个很重要的交通基础设施，要想建造一座抗震性能高的桥梁，必须加强对桥梁整体结构抗震设计的重视，全方位的提高桥梁的稳定性和安全性，增加桥梁的使用寿命，确保地震时，对桥梁结构的损害降低到最小化。
对于上部结构设计环节，主要是进行多跨简支梁的运用，通过先简支后连续的预应力技术增加主梁间的纵向连接，通过设置多道横梁的设计方法增加主梁间的横向连接，从而达到完善优化主梁梁间纵横关系，提高桥面连续性能。对于下部结构设计而言，设计人员需根据桥梁地质勘察报告、水文计算情况，经济合理的选择结构形式。对于地质条件良好的地基，考虑到扩大基础的抗震性能好，且经济合理，优先选择U型台或实心墩的设计方案；对于地质条件差的地基，考虑到桩基础埋深较大、且群桩基础抗震性能好，同时桥墩间可增设多道横向系梁，提高墩身的塑性区的抗弯性能，完善了桥梁的下部结构整体性，故下部结构优先选择柱式墩、肋板台等结构设计方案；对于桥梁连接部位如支座、伸缩缝而言，地震发生时，该构件破坏度较大，故支座设计时，需根据不同的支座功能、不同的区域特性、不同的受力情况、不同的变形能力，经济合理的选择支座型号，避免不利因素，造成重大经济损失；为保证桥梁在各种不利环境下，仍可以合理有效的热胀冷缩，而不破坏结构的完整性，需对桥梁的分联长度有效控制，增设桥梁伸缩缝，增加桥梁整体抗变形能力，以达到保护主梁的设计目的。
1.2震害原因分析
1)设计结构中存在缺陷。深入调查近几年内地震中桥梁受损严重的工程案例，发现在较为严重的地震影响之下桥墩损坏严重，究其原因分析：其在设计的过程中是依据线性强度设计原理进行的。这种设计原理主要考虑的是静载荷，而没有将结构的变形能力和耗能能力加入进去，导致了钢筋混凝土墩柱在地震作用之后，会因为设计中的弯曲延性不足或是塑性较弱而受到较强的剪切力而损坏其结构。2)细节结构中存在的缺陷。比如设计中，桥墩的横向箍筋、纵向主筋数量不足或间距过大，导致箍筋的束缚能力、主筋的纵向抗弯能力较弱,不具备预防纵向钢筋弯曲的能力，无法保证混凝土形成较强的粘结性，结构的整体抗震性能难以满足抗震规范要求，而发生主体结构的损坏。
关键词：公路桥梁；抗震设计；方法；内容
引言
经济的发展带动了交通行业的飞速发展，公路桥梁作为交通发展的支柱，其抗震能力直接关系到公路桥梁的耐久性，因此，设计人员在进行设计的时候需对桥梁结构的各构件，按照抗震设计规范要求，精细计算，严格把关，合理有效的对结构进行动态分析，保证桥梁工程的抗震能力长久有效。本文主要对公路桥梁结构抗震设计进行了分析。
2公路桥梁抗震设计的原则
①桥梁的结构必须具有合理的抗，避免因局部变化而影响桥梁较弱的部位；
③桥梁应具有很好的变形和耗能能力，承受自然灾害对其的影响。
只要严格的做到以上几点，桥梁的抗震性才能够得到很好的保证。理想的能力设计原则，认为最为理想的设计是保证所有的结构部分都具备几乎相同的安全性能，也就是整个工程中的结构设计不存在薄弱位置。但由于结构中的所有构件对于整个工程的重要程度影响不同，并不能保证其都具备相同的安全性，特别是抗震结构的性能方面，故设计时，需要求设计人员，根据不同的区域、不同的地质、不同的环境、不同的交通功能，均衡考虑桥梁各构造尺寸、配筋方案、结构强度，使得桥梁的抗震性能尽管在个别构造中存在差异，但整体抗震能力较强。
3我国公路桥梁抗震设计的方法和内容
主要的设计方法有三种：静力法、反应谱法、时程分析法。其中静力法主要是基于地震加速度的层面对结构破坏的分析，计算理论采用传统的静态计算模式，即假定结构各个部分的刚体振动相同，该方法简单，计算量小，效率较高，但不足是对于桥梁自身结构没有进行全面的考虑，没有对结构作用进行全面的分析。因此在具体的设计过程中，为保证设计的实用安全性，该方法只能在重力式结构的设计环节中进行运用，不可用于受力动态变化的构件。对于反应谱法而言，该设计方法主要是在公路桥梁抗震设计环节中有一定应用。反应谱法主要是将动力问题进行一定的转化，即对动力问题进行等效的静力问题的转化，由于其概念的简单性，计算量不是很大，主要是遵循规范反应谱进行相应的计算，通过逐渐调整结构抗压、抗弯、抗扭、抗剪强度，得到其结构的理论最大反应值。时程分析法也是进行结构物的分析方法，其主要是通过运动微分方程进行动力分析的。时程分析能够将质点的变化位移和相应的速度变化进行一定的分析，从而计算出其构件的内力，和相应变形的变化。在其比较复杂的桥梁抗震的计算环节中，主要是进行动态时程分析方法。由于公路桥梁每个部位的抗震设计存在一定的不同，上部结构抗震设计主要是以结构形式或跨径大小进行设计工作。若公路桥梁的跨径大小呈现比较大的情况，则需要进行截面完整性好的计算，例如箱型截面，箱型截面结构的抗震性比较好，要想提升公路桥梁结构的抗震性，可以对其结构进行整体性提高，同时对位移进行限制。
1公路桥梁主要震害现象及原因分析
1.1震害现象
1)地震中，桥梁上部结构易发生错位、坠毁、落梁等病害。从以往的工程案例中分析发现，顺桥向的坠落比较常见。当桥梁在顺桥向发生坠落的时候，梁体的一侧会直接与桥墩发生碰撞，严重的损坏了桥梁的下部结构。由此可见，地震中使得桥梁发生严重损坏的是顺桥向。2)桥梁支撑连接部分损坏：地震发生时，由于桥梁局部构件的结构改变，桥梁支座、伸缩缝以及挂梁支点等关键部位应力骤然集中，严重超过正常使用状况下的构造物破坏极限值，发生支座脱落、伸缩缝断裂、支点破碎等一系列不利桥梁结构的破坏现象。3)地震中，桥梁下部结构如出现严重损坏，易使得桥梁发生倒塌、断裂或严重倾斜。现运营的钢筋混凝土桥梁，地震时，损坏主要体现在墩柱开裂、保护层脱落、纵向钢筋弯曲或断裂等，而基础由于属于承压隐藏工程，发生损坏情况较少，但该部分在地震的影响之下易出现沉降或滑动，而直接对上部构造物进行错位破坏。
摘要：近些年来，全国各地地震频发，公路工程受损严重，为此桥梁设计时，为保证构造物的耐久性、实用性、安全性，抗震设计成为公路桥梁设计的重要内容。桥梁作为一个很重要的交通基础设施，要想建造一座抗震性能高的桥梁，必须加强对桥梁整体结构抗震设计的重视，全方位的提高桥梁的稳定性和安全性，增加桥梁的使用寿命，确保地震时，对桥梁结构的损害降低到最小化。
对于上部结构设计环节，主要是进行多跨简支梁的运用，通过先简支后连续的预应力技术增加主梁间的纵向连接，通过设置多道横梁的设计方法增加主梁间的横向连接，从而达到完善优化主梁梁间纵横关系，提高桥面连续性能。对于下部结构设计而言，设计人员需根据桥梁地质勘察报告、水文计算情况，经济合理的选择结构形式。对于地质条件良好的地基，考虑到扩大基础的抗震性能好，且经济合理，优先选择U型台或实心墩的设计方案；对于地质条件差的地基，考虑到桩基础埋深较大、且群桩基础抗震性能好，同时桥墩间可增设多道横向系梁，提高墩身的塑性区的抗弯性能，完善了桥梁的下部结构整体性，故下部结构优先选择柱式墩、肋板台等结构设计方案；对于桥梁连接部位如支座、伸缩缝而言，地震发生时，该构件破坏度较大，故支座设计时，需根据不同的支座功能、不同的区域特性、不同的受力情况、不同的变形能力，经济合理的选择支座型号，避免不利因素，造成重大经济损失；为保证桥梁在各种不利环境下，仍可以合理有效的热胀冷缩，而不破坏结构的完整性，需对桥梁的分联长度有效控制，增设桥梁伸缩缝，增加桥梁整体抗变形能力，以达到保护主梁的设计目的。
1.2震害原因分析
1)设计结构中存在缺陷。深入调查近几年内地震中桥梁受损严重的工程案例，发现在较为严重的地震影响之下桥墩损坏严重，究其原因分析：其在设计的过程中是依据线性强度设计原理进行的。这种设计原理主要考虑的是静载荷，而没有将结构的变形能力和耗能能力加入进去，导致了钢筋混凝土墩柱在地震作用之后，会因为设计中的弯曲延性不足或是塑性较弱而受到较强的剪切力而损坏其结构。2)细节结构中存在的缺陷。比如设计中，桥墩的横向箍筋、纵向主筋数量不足或间距过大，导致箍筋的束缚能力、主筋的纵向抗弯能力较弱,不具备预防纵向钢筋弯曲的能力，无法保证混凝土形成较强的粘结性，结构的整体抗震性能难以满足抗震规范要求，而发生主体结构的损坏。
关键词：公路桥梁；抗震设计；方法；内容
引言
经济的发展带动了交通行业的飞速发展，公路桥梁作为交通发展的支柱，其抗震能力直接关系到公路桥梁的耐久性，因此，设计人员在进行设计的时候需对桥梁结构的各构件，按照抗震设计规范要求，精细计算，严格把关，合理有效的对结构进行动态分析，保证桥梁工程的抗震能力长久有效。本文主要对公路桥梁结构抗震设计进行了分析。
2公路桥梁抗震设计的原则
①桥梁的结构必须具有合理的抗，避免因局部变化而影响桥梁较弱的部位；
③桥梁应具有很好的变形和耗能能力，承受自然灾害对其的影响。
只要严格的做到以上几点，桥梁的抗震性才能够得到很好的保证。理想的能力设计原则，认为最为理想的设计是保证所有的结构部分都具备几乎相同的安全性能，也就是整个工程中的结构设计不存在薄弱位置。但由于结构中的所有构件对于整个工程的重要程度影响不同，并不能保证其都具备相同的安全性，特别是抗震结构的性能方面，故设计时，需要求设计人员，根据不同的区域、不同的地质、不同的环境、不同的交通功能，均衡考虑桥梁各构造尺寸、配筋方案、结构强度，使得桥梁的抗震性能尽管在个别构造中存在差异，但整体抗震能力较强。
3我国公路桥梁抗震设计的方法和内容
主要的设计方法有三种：静力法、反应谱法、时程分析法。其中静力法主要是基于地震加速度的层面对结构破坏的分析，计算理论采用传统的静态计算模式，即假定结构各个部分的刚体振动相同，该方法简单，计算量小，效率较高，但不足是对于桥梁自身结构没有进行全面的考虑，没有对结构作用进行全面的分析。因此在具体的设计过程中，为保证设计的实用安全性，该方法只能在重力式结构的设计环节中进行运用，不可用于受力动态变化的构件。对于反应谱法而言，该设计方法主要是在公路桥梁抗震设计环节中有一定应用。反应谱法主要是将动力问题进行一定的转化，即对动力问题进行等效的静力问题的转化，由于其概念的简单性，计算量不是很大，主要是遵循规范反应谱进行相应的计算，通过逐渐调整结构抗压、抗弯、抗扭、抗剪强度，得到其结构的理论最大反应值。时程分析法也是进行结构物的分析方法，其主要是通过运动微分方程进行动力分析的。时程分析能够将质点的变化位移和相应的速度变化进行一定的分析，从而计算出其构件的内力，和相应变形的变化。在其比较复杂的桥梁抗震的计算环节中，主要是进行动态时程分析方法。由于公路桥梁每个部位的抗震设计存在一定的不同，上部结构抗震设计主要是以结构形式或跨径大小进行设计工作。若公路桥梁的跨径大小呈现比较大的情况，则需要进行截面完整性好的计算，例如箱型截面，箱型截面结构的抗震性比较好，要想提升公路桥梁结构的抗震性，可以对其结构进行整体性提高，同时对位移进行限制。
1公路桥梁主要震害现象及原因分析
1.1震害现象
1)地震中，桥梁上部结构易发生错位、坠毁、落梁等病害。从以往的工程案例中分析发现，顺桥向的坠落比较常见。当桥梁在顺桥向发生坠落的时候，梁体的一侧会直接与桥墩发生碰撞，严重的损坏了桥梁的下部结构。由此可见，地震中使得桥梁发生严重损坏的是顺桥向。2)桥梁支撑连接部分损坏：地震发生时，由于桥梁局部构件的结构改变，桥梁支座、伸缩缝以及挂梁支点等关键部位应力骤然集中，严重超过正常使用状况下的构造物破坏极限值，发生支座脱落、伸缩缝断裂、支点破碎等一系列不利桥梁结构的破坏现象。3)地震中，桥梁下部结构如出现严重损坏，易使得桥梁发生倒塌、断裂或严重倾斜。现运营的钢筋混凝土桥梁，地震时，损坏主要体现在墩柱开裂、保护层脱落、纵向钢筋弯曲或断裂等，而基础由于属于承压隐藏工程，发生损坏情况较少，但该部分在地震的影响之下易出现沉降或滑动，而直接对上部构造物进行错位破坏。