桥梁工程抗震设计研究的现状和展望

桥梁工程抗震设计研究的现状和展望

发表时间：2018-02-02T14:56:57.760Z 来源：《防护工程》2017年第28期作者：王宝峰

[导读] 在桥梁工程整体设计当中，抗震设计显得至关重要。

山东潍坊 261061

摘要：在桥梁工程整体设计当中，抗震设计显得至关重要。基于抗震设计中有一个问题需要进行及时有效解决，即为抗震设防标准。在本课题探究过程中，笔者首先对桥梁工程的抗震设防标准决策进行了分析，进一步对大型桥梁工程的抗震设防标准进行了探究，希望以此为大型桥梁工程整体设计的完善提供一些具有价值性的参考依据。

关键词：桥梁工程；抗震设防标准；决策

1地震作用下桥梁结构破坏特点

1.1构件形式

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。结构失去承载能力在框架结构中，通常柱的破坏程度重于梁、板；钢筋混凝土构件通常会出现斜向或交叉裂缝；配置螺旋箍筋的混凝土柱，当位移角达到较大数值时，核心混凝土仍保持完好，柱仍具有较大的抵抗能力。桥梁从结构角度讲是不规则结构，其受力特点复杂，容易出现应力集中；特别是在水平地震作用下，由于桥梁板的“斜撑”作用，桥梁形成的实际支撑对结构刚度的影响，与结构整体刚度的大小有关，对结构受力性能的影响更是相当微妙。而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部结构的地震荷载传到桥墩，避免桥梁发生破坏。

1.2结构体系

当梁体的水平位移超过梁端支撑长度时发生落梁破坏。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。采用框架-抗震体系的桥梁结构，破坏程度较轻；相反刚度柔弱的底层破坏程度十分严重；采用框架填充墙体系的房屋，当底层为敞开式框架间未砌砖墙，底层同样遭到严重破坏；采用钢筋混凝土板、柱体系结构的建筑，因楼板冲切或因楼层侧移过大、柱脚破坏，各层楼板坠落重叠在地面。以前桥梁结构在抗震设计时梁、板按受弯构件简化模型进行计算，仅计算竖向荷载设计桥梁构件，未将桥梁作为整体结构的一部分考虑。而在地震作用下，桥梁梁板与主体结构相连，成为压弯或拉弯构件，桥梁参与框架结构整体受力后，结构的水平刚度增大，结构自振周期减小，势必造成总地震作用加大。

2桥梁工程抗震设计要点

2.1采用适当的平立面

如何对一个桥梁工程项目实施建筑布局与结构布置？这通常与桥梁的平立面直接相关。有数据表明，简单、规则的桥梁结构其抗震能力普遍较强。这是因为复杂式桥梁结构在地震发生时内部构件的强度与刚度形不成一致规律，导致结构扭转非常明显。因此，在对桥梁工程的抗震设计中务必加强措施，尽可能遵循建筑物的均匀对称原则，避免采用不规则的建筑方案，从总体上降低桥梁的刚度偏心率，并准确无误地计算出相关的地震反应数据，这有利于在必要的情况下采取抗震措施和细分处理措施，保障在地震作用下，受力有明确、直接的传递途径。

2.2选择有利场地

在桥梁内部实际配筋计算时，桥梁板按单向板力学模型进行配筋计算，上部负筋通常按照跨复杂性，首先需要通过概念抗震设计来间接实现“大震不倒”，桥梁的抗震概念设计与计算设计同等重要。由于施工场地的地质环境不同，桥梁结构在地震中的反应也是不尽相同的。因此，在有选择的情况下，选择一块有利于抗震的场地开展施工，很大程度上可以减轻地震所造成的损害。在选择建筑场地之前，首先根据建筑场地的地质状况及建筑结构的需求，分析出哪些是有利地段，哪些是不利地段，无论何时都不要在危险地段上进行建设，以免造成不必要的人员伤亡与财物损失。此外，还要尽可能地错开地震周期与在建项目的自振周期，用以防止桥梁结构产生共振损坏。

2.3保证结构构件的延性

桥梁结构的地震破坏源于地震动引起的结构振动，因此抗震设计要力图使从地基传入结构的振动能量为最小，并使结构具有适当的强度、刚度和延性，以防止不能容忍的破坏。所谓的结构的延性，就是在承载力没有明显减小的情况下，结构所能产生非弹性变形的能力，其很大程度上体现了结构的变形能力。有必要说明的是：在地震作用下，结构的延性直接影响着桥梁能否在灾难中屹立不倒，所以结构的延性在某些意义上等同于结构的强度，二者都是建筑抗震设计中所要考虑的重要指标。那么怎么样在地震作用下使桥梁的钢筋混凝土展现出结构的延性呢？这应该尽量地将塑性变形集中作用于延性较好的构件上。良好的延性对桥梁结构的作用无疑是肯定的，一方面它能有效地降低地震作用对桥梁的影响，另一方面还能吸收地震能量，防止建筑结构的倒塌。

2.4增强桥梁的整体性

桥梁作为许多细节构件连接而成的整体，是一个具备空间刚度的结构体系，其能否承受地震惊人的破坏力量，全看各构件间能不能实现协调工作、有机地形成一个整体。所以说，桥梁的整体性能不但是建筑抗震的首要条件，还是桥梁抗震设计中的重点内容。一般来说，钢筋混凝土现浇梁板的整体性能好，在适当位置布设构造柱，并配置相应的构造钢筋，不但能够消除滑移、散落等问题，加强桥梁梁板的刚度值，还能适当放宽对桥梁的平面要求，对于桥梁的层间变形，也非常容易控制。

2.5加强抗震防线的建设

如今，许多桥梁都设置多道抗震防线，以增强建筑的抗震能力。一旦地震来临时，第一道防线在强烈的地震力的冲击下遭到破坏后，还有后备的第二道、第三道甚至更多的防线立即接替，抵挡住后续的地震冲击力，这样可以最大限度的保证桥梁的安全，免于倒塌。另外，在进行桥梁抗震能力的设计时，可以采用具有多个肢节的抗震结构体系。桥梁结构可以通过合理设置连梁，使其具有优良的多道抗震防线性能。还可以利用在结构中增加赘余杆件的屈服和变形来分散地震的作用力，而且一旦赘余杆件遭到破坏后退出工作，还可以使整个桥梁结构从当前的稳定日系想另外一种稳定体系进行过渡，避免在长时间的地震作用下引起持续的共振效应。