市政桥梁抗震设计问题研究 潘常建

市政桥梁抗震设计问题研究潘常建

发表时间：2017-12-06T11:38:06.673Z 来源：《基层建设》2017年第25期作者：潘常建

[导读] 摘要：对于市政桥梁而言，地震是其结构最有可能遭遇的自然灾害之一，地震十分容易引发桥梁结构的破坏，最终导致桥梁倒塌，而桥梁一旦倒塌，不仅仅会导致其自身的功能丧失，而且还有可能给人们带来生命财产的损失。

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摘要：对于市政桥梁而言，地震是其结构最有可能遭遇的自然灾害之一，地震十分容易引发桥梁结构的破坏，最终导致桥梁倒塌，而桥梁一旦倒塌，不仅仅会导致其自身的功能丧失，而且还有可能给人们带来生命财产的损失。但是在进行桥梁设计的过程中，抗震设计往往也是一个难点，在进行桥梁抗震设计的过程中，必须要考虑多方面因素的影响，同时还必须要结合桥梁工程的实际情况，从而使得桥梁的抗震性能能够最佳，最大限度地保证桥梁在地震来临时结构不发生破坏，所以对于市政桥梁抗震设计问题进行研究有着非常重要的意义。

关键词：桥梁设计；抗震设计；地震

1市政桥梁的震害讨论

桥梁震害的调查研究有助于建立正确的抗震设计方法、采取有效抗震措施：桥梁不同位置受到的震害不尽相同：（1）上部震害。桥梁上部结构的震害主要是上部结构自身的震害、上部结构位移导致的震害、上部结构碰撞导致的震害。其中上部结构自身的震害比较少见，最经常发生的是上部结构位移产生的震害，这些位移包括横向位移、纵向位移和扭转位移，都会给桥梁自身带来巨大的危害；（2）支座震害。桥梁支座震害主要是支座本身的破坏、支座的锚固栓脱出、支座倾斜脱落等等；（3）桥墩震害。桥墩在受到震害之后常常会发生桥墩沉降、桥墩自身结构受到破坏，桥墩自身发生严重的倾斜。如果桥墩是比较刚性，可能会发生剪切破坏；如果桥墩是柔性，常常会发生弯曲破坏，损坏点大都位于桥墩的顶部和底部；（4）地基震害。通常情况下，地震会严重破坏市政桥梁的地基，主要表现是地基移位、地基发生倾斜和地基沉降。目前我国公路系统中的中小型跨径桥在地震后经常会发生支座的损坏和滑动现象，这会影响桥梁的整体传力，破坏桥梁的应力结构。桥梁的下部结构虽然受地震的影响较小，但是仍然需要进行科学合理的设计。我国的科研人员在四川汶川地震之后对当地的市政桥梁状况做了一个充分的调查，调查结果显示，中小型跨径桥梁的主要震害是主梁移位、支座损坏和挡块损害。产生这些危害的原因是我国在进行中小型跨径桥工程的支座主要是板式橡胶支座，而且没有在支座施工时进行锚固作业，这就导致发生地震之后很容易发生滑动现象。

2市政桥梁抗震设计要点

2.1市政桥梁抗震设计原则

要更好地进行市政桥梁抗震设计，首先必须要把握市政桥梁抗震设计的基本原则，在此基础之上再采取合理的措施进行桥梁设计。而从抗震的角度出发，要想保证桥梁结构的抗震性能，首先桥梁结构必须要具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径；其次，桥梁结构还必须要有合理的刚度以及承载力分布，只有刚度和承载力的分布合理，才能够有效地避免因为局部削弱或者是突变使得桥梁存在薄弱部位；最后，桥梁还必须要具有良好的承载力、变形能力以及耗能能力。只有严格按照这几个要求来进行桥梁抗震设计，才能够更好地保证桥梁的抗震性能。

而按照以上几点要求，抗震性能良好的桥梁结构从几何线形上来看，桥梁必须要是直的，必须要保证各个墩的高度相差不大，因为对于弯桥以及斜桥而言，在地震发生时，其反应往往更加的复杂，如果各个桥墩的高度相差太大，就会使得桥墩的刚度发生变化，而在抗侧力桥墩中刚度较大的桥墩往往就会最先发生破坏。在结构布局方面，桥梁应该尽量保持小跨径，因为小跨径更加有利于降低桥墩所承受的轴压，使得桥梁的延性能够更好。此外，弹性支座应该布置在多个桥墩之上，这样在地震发生时，就能够有效地将地震力分散到更多的桥墩之上。同时，各个桥墩的刚度和强度在各个方向上都应该保持一致。最后就是基础的选择，市政桥梁的基础应该尽可能地建造在坚硬的场地之上，这样更加有利于桥梁基础的稳定。

2.2桥梁减隔震技术

减隔震技术是桥梁设计过程中常用的一种抗震设计手段，而桥梁减隔震技术的原理就是将破坏桥梁结构的地面运动与结构分离开，这既是隔震的本质同时也是隔震的目的，而为了实现这一目的，常常采用的方式包括将结构周期延长和降低地震对结构的破坏力，如果采用延长结构周期的方式，就会使得结构位移有所增加，此时设计的难度往往就会有所提升，而且如果结构较为柔软，即使是在正常的使用情况下，在受到荷载作用时结构也会发生有害震动，为了使得结构的有害振动得以有效地降低，同时将结构的变形也降到最低，可以采取增加结构阻尼的方式，通过这种方式来吸收一部分地震能量，进而使得地震的结构反应能够得到有效地降低。

减隔震技术可以被分为地基隔震方法和基础隔震，其中地基隔震方法又可以被分为绝缘和屏蔽两种，绝缘所指的是对于地基自身的输入波加以降低，而降低的方法主要包括采用高刚性基础、软弱地基以及利用地基逸散衰减的方法，而屏蔽则是通过在建筑物的周围埋设屏蔽板，或者是在建筑物周围挖深沟，都可以有效地进行屏蔽。基础隔震指的是通过在基础结构和上部结构之间设置隔震装置来达到隔震目的的一种方法，基础隔震主要可以分为能量吸收、周期延长以及绝缘等方式，所谓的能量吸收指的是通过隔震装置的安装来对于地震所产生的能量加以吸收，从而有效地避免桥梁结构在地震发生时出现较大的变形，而周期延长法则是指的通过对于特定装置的利用来使得整体结构体系的周期得以加长，从而起到隔震的作用。

并不是所有的市政桥梁都适合减隔震技术来进行抗震设计，也不是在所有的情况下都适合采用减隔震技术，在运用减隔震技术时，如果场地较为软弱或者是在延长了桥梁结构的周期之后，桥梁结构十分容易出现共振的情况，此时就不适合采用隔震技术。因此在对于减隔震技术加以应用之前，必须要对于桥梁进行判断。

2.3基于性能的抗震设计方法

目前基于性能的抗震设计方法是桥梁设计中常用的一种方法，在进行桥梁抗震设计的过程中，该方法对基于性能抗震设计的目标性能进行了明确，其先定义了一组合适的桥梁结构的抗震性能水平，性能水平就是指的一种有限的破坏状态，其涉及到结构构件和非结构构件的破坏因素，比如说“一般不损坏、不需修复可继续使用和不致倒塌”等都属于性能水平。其次，该方法还定义了一组参照的地震风险和相应的设计水平，美国从功能和破坏程度两个方面对于桥梁结构在两级设计地震水平下的性能准则进行了相应的规定。再次，此方法还确定了桥梁结构抗震设计的目标性能，所谓的目标性能就是指的在一定超越概率的地震发生时，结构期望的最大破坏程度，在《市政桥梁抗震设