桥梁抗震设计的技术现状与发展趋势

桥梁抗震设计的技术现状与发展趋势

摘要：随着我国城市化进程加快，作为城市基础设施之一的公路交通其重要

性越来越突出。同时，我国处于地震多发地带，尤其是近几年不断发生各种等级

的地震。在地震发生时，不仅会有大量的地面建筑物及各种设施遭到破坏或倒塌，大量人员伤亡，而且还会严重造成交通中断。若作为抗震救灾生命线工程之一的

公路交通，尤其是铁路桥梁、城市高架、公路桥梁等公路工程的咽喉要道，受到

较大损坏，将会给后续救助工作造成极大的困难。

关键词：桥梁抗震；设计技术；发展趋势

引言：地震作为自然灾害，目前还无法准确的进行提前预测，但我们可以提

前采取相应的预防措施，以减少地震所带来的损失发生。所以在桥梁设计时，需

要充分的考虑到地震对结构所带来的破坏规律，针对具体的地质环境条件来制定

科学、合理及经济的抗震措施，尽可能的降低地震所带来的影响。

1.桥梁震灾及抗震设计技术现状

1.1支撑连接件以及下部结构失效

所谓的支撑连接件失效，即是桥梁当中起到承接力作用的上部结构与下部结

构承受的力超出了其承受范围，从而导致部件与桥体之间发生了相对位移，使得

起到支撑作用的部件失去了其应有的作用，桥梁上层部分与下层部分发生了一定

程度的分离，较为严重的情况下会使得桥梁整个部分相互分隔开来，最终使得桥

体出现坠毁崩塌等现象。而产生这一现象的原因，大多是在进行桥梁设计的时候

没有充分地考虑到桥梁相邻跨之间的相互位移的程度，导致支撑部件的失效。因此，通过增加支撑部件的宽度进而使支撑部件相对稳固。对桥梁设计的不合理以

及承重力计算的不准确会导致桥梁的桥墩与桥台部分出现损坏，最开始出现较小

程度的裂痕，随着地震力的传递，裂痕逐渐增大，增多，桥墩开裂折断，进而导

致下部结构的失效。若想要解决这种状况，只能在前期的延性设计以及施工当中

保证准确，使结构的弹性得到保持[1]。

1.2软弱地基失效

当地震灾害发生时，桥梁下部的承载地基会由于地壳的变动发生永久性的变形，这种地基高低与承载能力的变化会使得支撑桥梁的土地部分变得较为柔软，

严重者会出现地基沙土化或地基塌陷的现象。这种地理土壤情况的不良变化容易

使得桥梁的下部支撑部位发生一定程度的位移，而桥梁下部的不均衡位移更容易

导致桥梁表面出现裂痕，进而使得桥梁整体崩塌破坏。地震灾害容易使土壤部分

出现砂土液化的现象，将固体的土壤状态转变成为具有流动性的状态，喷水冒砂，这种现象使得土壤抵抗剪切力的能力大大下降，使得桥梁建筑下降塌陷，倾斜或

倾覆。由于这种状况的出现大多是由地震的自然灾害造成的，很难避免，因此，

在桥梁的建设过程当中选择好建设地址，避免选择容易出现地基失效的位置进行

桥梁的搭设[2]。

1.3研究技术现状

由于地震灾害对于桥梁的影响十分大，因此，在国内外的一些著名桥梁建设

当中，都采取了一些抗震加固技术措施。在桥梁的伸缩缝及端部利用接块或者挡

块进行接缝工作，这样做可以有效增加桥梁的支撑面厚度以及宽度，减少地震当

中桥梁支撑梁掉落的现象。通过对桥梁施加钢筋混凝土技术，增加桥面的横向约

束能力，降低地震时桥面弯曲的现象发生。增加桥梁的稳定性最重要的是在桥梁

设计与建设时采用桥梁抗震技术，例如由美国研究人员提出铅芯橡胶支座技术，

这种技术的采用可以有效增加桥梁上部与下部之间的联系，最大程度地减少地震

发生时桥面与桥梁支撑部件之间的相对位移，避免桥面的崩塌脱落。美国加州的

交通运输部在菲奈尔多地震当中发现这种有效抗震手段[3]。

2.主要结构设计方式

2.1围护结构连接件

当支承连接件不能承受桥梁上、下部结构产生的相对位移时可能会失去相应

的作用，并导致梁体坠毁。而这种情况往往都是由施工单位和养护单位在桥梁支

承连接件的性能质量的重视度不够所引起的。因此，我们应定期对桥梁支座、伸

缩缝等连接构件进行维护。在国内目前采用较多的维护方法有采用挡块、连梁装

置等安装于伸缩缝等上部接缝处；安装限位装置于简支的相邻梁间；为耗散作用

于机构的地震能量增加耗能装置及减隔震支座；增加支承面的宽度等措施。此外，在桥梁使用期间定期检查并维护支座时应随时清除伸缩缝内的杂物。

2.2加固上部结构

加固上部结构主要有粘贴钢板加固法、增大截面加固法和结构体系转换法。

粘贴钢板加固法主要在梁板桥的主梁底部出现严重横向裂缝时使用。在粘贴钢板、钢筋或纤维时应特别注意粘贴位置，即粘贴位置应尽量远离中性轴加固区。同时

还应注意粘结剂的性能以保证锚固的可靠性；增加截面加固法主要是增设钢筋在

桥梁下部以提高主梁的抗弯能力。同时，如果增设的钢筋较多可考虑将主梁下部

的截面面积增大以避免超筋构件的出现。另外，应设置锚固筋、传力销、剪力键

等可靠的连接物在新老结构材料之间以避免增加的重量破坏原截面；结构体系转

换法主要指将可承受负弯矩的钢筋设置在简支梁的梁端，使相邻两主梁连起来就

可形成多跨连续梁，进而达到提高桥梁承载力的目的。

2.3加固下部结构

下部结构的加固主要有柱罩、填充墙、连梁、加固支座、加固帽梁、桥台和

加固基础等措施。填充墙具有提高柱的横向能力和限制柱的横向位移等特点，可

用于多柱桥梁；连梁可提高混凝土排架的横向能力。连梁可置于排架底部标高处

替代墩帽，也可置于地面标高和排架底部标高之间的某个位置以调整特定排架的

横向刚度；一直以来支座都是地震中受损最容易的部位，而为加固支座现在一般

都采用隔震支座加固桥梁的方式，此外还有用铅芯橡胶支座或者缆索与弹性支座

配套使用代替弹性支座的方法；帽梁加固方法最常见的是给现有帽梁增设垫板；

桥台加固主要有两种方法，一是支座延长装置，二是用木材、混凝土或钢筋填塞

夹缝，后者采用较多；通常基础加固的方法是增设覆盖层、均匀增加基础、增加

接触面积或将基础锚固于土中等。

3.主要结构发展趋势

3.1未来桥梁抗震标准以及结构基础抗震设计