公路桥梁的抗震设计论文

公路桥梁的抗震设计

沈阳农业大学水利学院王世雄

摘要：我国处于世界两大地震带——环太平洋地震带和亚欧地震带之间，是一个强震多发国家，汶川、玉树地震表明强烈地震将引发长期的社会政治、经济问题，并带来难以慰籍的感情创伤。在抗震救灾中，公路交通运输网更是抢救人民生命财产和尽快恢复生产、重建家园、减轻次生灾害的重要环节，所以公路桥梁是生命系统工程中的重要组成部分，公路桥梁抵抗震害的能力是桥梁设计中重点关注的问题之一。文章分析桥梁结构震害及其原因，探讨公路桥梁抗震设防目标，提出公路桥梁抗震设防措施。

关键字：桥梁；公路；设计；抗震

Abstract:China is the world's two largest earthquake zone -- the central Pacific seismic belt and the Eurasian seismic belt, is a strong earthquake country, Wenchuan, the Yushu earthquake shows that the strong earthquake will cause social politics, long term economic problems, and brings to the comfort of emotional trauma. In earthquake relief, the highway transportation network is an important link to rescue the people's life and property and to resume production, rebuild their homes as soon as possible, reduce the secondary disasters, so the highway bridge is an important part of life in the system engineering, road and bridge damage resistance ability is one of the focus in bridge design problem. The seismic damage analysis and reasons of bridge structure, bridge seismic fortification target, the highway bridge seismic fortification measures. Keywords:highway bridge; earthquake; design;

我国是地震多发国家，这些年来地震一直不断，特别是2008年5月12日的、汶川大地震给我国造成了巨大的损失。在抗震抢险救灾中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要环节。遍布的道路交通犹如全身的血管,由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[1]。

一、桥梁结构地震破坏的主要形式

根据桥梁过去的地震破坏情况，除了如液化、断层等因地基失效引起的破坏以外，混凝土桥梁最常见的破坏形式有以下

四种[2]：

(一) 弯曲破坏

结构在水平地震荷载作用下由于过大的变形

导致混凝土保护层脱落、钢筋压屈和内部混凝土

压碎、崩裂，结构失去承载能力，如图1所示。整

个过程可以用以下四个阶段来描述：①当弯矩达

到开裂强度时，截面出现水平弯曲裂缝；②随着

裂缝的发展和荷载强度的提高，受震拉侧的纵筋

达到屈服强度；③随着变形量的增大，混凝土保

护层脱落、塑性变形范围扩大；④钢筋压屈(或拉

断)和内部混凝土压碎、崩裂。

（二）剪切破坏(弯剪破坏) 剪切破坏是桥梁在水平地震荷载作用下，当结构受到的剪切力超过截面剪切强度时发生剪切破坏，如图2所示。整个破坏过程也可以用四个阶段来描述：①截面弯矩达到开裂强度时，截面出现水

平弯曲裂缝；②随着裂缝的发展和荷载强度的提

高，柱内出现斜方向的剪切裂缝；③局部剪切裂

缝增大，箍筋屈服导致剪切裂缝进一步增长；④

发生脆性的剪切破坏。

(三) 落梁破坏 当梁体的水平位移超过梁端支撑长度时发生落梁破坏是由于梁与桥墩(台)的相对位移过大，支座丧失约束能力后引起的一种破坏形式。发生在桥图

3

图1

图2

墩之间地震相对位移过大、梁的支撑长度不够、支座破坏、梁间地震碰撞等情况，如图3所示。

(四) 支座损伤

上部结构的地震惯性力通过支座传到下部结构，当传递荷载超过支座设计强度时支座发生损伤、破坏。支座损伤也是引起落梁破坏的主要原因。对于下部结构而言，支座损伤可以避免上结构的地震荷载传到桥墩，避免桥梁发生破坏，如图4所示。

二、桥梁的抗震设计原理

一定假设条件基础上的，尽管分析的手段在

不断提高，分析的理论在不断完善，但由于

地震作用的复杂性，地基影响的复杂性和桥

梁结构体系本身的复杂性，可能会导致理论

计算分析和实际状况相差很大。当前我国桥

梁的抗震设计原理主要有以下几种[3]：

图4 （一）静力法

静力法把地震加速度看作是桥梁结构破坏的唯一因素，忽略了结构本身动力特性对结构反应的影响应用存在较大局限性。事实上只有绝对钢性的物体才能认为在振动过程中各个部分与地震运动具有相同的振动所以只对刚度很大的结构例如重力桥墩、桥台等结构应用静力法近似计算。

（二）反应谱法

目前我国的公路及铁路桥梁均主要采用反应谱方法。反应谱法的思路是对桥梁结构进行动力特性分析(固对各主振动应用谱曲线作某强震记录的最大频率，主振型）地震反应计算最后一般通过统计理论对各主振型最大反应值进行组合，近似求得结构的整体最大反应值。

三、桥梁减震设计要点

对于地震区的桥型选择，宜按下列几个原则进行[4]：①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。②提高稳定性，力求