市政桥梁抗震设计问题研究 张红阳

市政桥梁抗震设计问题研究张红阳

发表时间：2017-06-30T15:32:59.697Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年3月上作者：张红阳[导读] 更加有助于提高桥梁的稳定性和安全性，从而有效地延长桥梁的使用寿命，提高桥梁抵御自然灾害的能力。上海千年城市规划工程设计股份有限公司上海 201108 摘要：市政桥梁是城市交通体系中一个非常重要的组成部分，城市交通的发展往往离不开桥梁的建设，而在进行市政桥梁设计的过程中，抗震设计一直以来都是一个非常重要的内容，只有合理地进行抗震设计，才能够保证市政桥梁的安全和稳定，同时也更好地保证人们的生命财产安全。

关键词：市政；桥梁；抗震设计；问题

1 引言

在进行桥梁设计的过程中，抗震设计往往也是一个难点，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。

2 桥梁抗震设计规范

设计地震作用基本分为两个等级，都可归纳为功能设计地震和安全设计地震。在功能设计地震作用下，桥梁结构只允许发生十分轻微的破坏，不影响正常的交通，不经修复也可以继续使用；在安全设计地震的作用下，允许桥梁结构发生较大的破坏，但不允许发生整体破坏，如倒塌、落梁，欧洲规范对此规定得最为清楚、具体。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。

3 地震作用的计算

《公路工程抗震设计规范》对可以近似视为单自由度体系的规则桥梁,其地震作用的理论公式为：

式中,Ci和CZ分别为桥梁重要性系数和综合影响系数。《建筑抗震设计规范》中,按照反应谱理论单质点体系所受到的最大地震作用F 为：F=αG。式中,α为地震影响系数。对不能简化为单自由度体系的复杂桥梁与建筑结构,无法直接利用单振型反应谱分析方法,应采用振型分解反应谱法进行计算。对于建筑结构,特别是房屋层数较多时,计算过程十分冗繁。为了简化计算,建筑抗震设计规范规定在满足一定条件下,可采用近似计算方法,即底部剪力法。可见,应用反应谱法计算地震作用时,桥梁抗震设计规范采用基本地震烈度下的地震动参数Kh,再通过综合影响系数CZ进行折减。建筑抗震设计规范直接采用多遇地震(小震)下的地震影响系数α,二者本质上是一样的。同时,桥梁抗震设计规范采用β-T曲线,建筑抗震设计规范采用α-T曲线,二者均是加速度反应谱仅仅是表达形式不同而已。它们都是从求解单自由度振子的振动方程出发,通过大量地震加速度记录输入绘制得到众多反应谱曲线的基础上,再经过平均化与光滑化之后,最后得到供设计使用的规范反应谱曲线。

4 市政桥梁抗震设计要点

4.1 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，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的目的的一种方法，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听过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。

4.2 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《公路桥梁抗震设计细则》中，对于公路桥梁的目标性能进行了规定。此外，该方法还实现了目标性能的等级化，从而能够针对不同的人群来对目标性能进行表述。最后还通过目标性能矩阵来计划赋予结构的要求性能。在进行桥梁设计的过程中，基于性能的抗震设计方法，通过该方法，有效地克服了当前桥梁抗震设计的局限性，对于桥梁的性能要求加以明确，而且还能够通过不同的方式方法来使得桥梁结构满足这些性能要求。

4.3 抗震措施

为防止或减轻震害，提高结构抗震能力，对结构构造所作的改善和加强处理，这些措施可归纳为：（1）对于高烈度地区抗震控制设计的桥梁，采用减隔震支座的可以很好地解决工程难题，达到桥梁结构的既定抗震设防目标。（2）构造方式来解决抗震问题一般比较经济，我国主梁纵向连接方式普遍采用桥面连续，有效地增加了支座对主梁变形的约束，协调了主梁各跨的位移，值得推广。（3）对于两岸条件良好，尤其是两侧边坡存在潜在地质灾害的情况，建议采用拱桥，增强桥梁抵御落石的能力。（4）拱桥抗震要注意主拱保持弹性，横撑刚度不宜过大，应遵循“强拱弱撑”的原则。要注意选择在地震条件下稳定的地基。（5）桥台的限位作用对于桥长200m以内的桥梁是有效的。对于流水量不大的桥梁，不要采用过长的引桥。

5 结束语

桥梁是一个非常重要的基础设施，当前为了满足社会发展的需求，必须要对于桥梁设计引起足够的重视，而抗震设计又是桥梁设计的一个重要内容，采取合理地方法来进行桥梁抗震设计，更加有助于提高桥梁的稳定性和安全性，从而有效地延长桥梁的使用寿命，提高桥梁抵御自然灾害的能力。

参考文献：

[1] 陈亮,任伟新,张广锋,左小晗,黄勇.基于性能的桥梁抗震设计中考虑持时的实际地震波优化选择方法[J].振动与冲击,2015,03:35-42.

[2] 刘健新,赵国辉,李加武.汶川地震及中国公路桥梁抗震设计规范的变迁[J].交通科学与工程,2009,01:21-25.