扬州市城市规划设计研究院有限责任公司 225002
摘要：本文主要从国内外有关桥梁抗风、抗震的现状、设计理念进行研究。重视桥梁工程的管理，加强桥梁建设，尤其抗震、抗风等多个方面的研究。以科学、赋予实践的角度重点分析桥梁抗震与抗风设计理念及方法。
关键词：桥梁；设计理念；设计方法；安全与防范；抗风与抗震
随着我国经济实力、科学技术迅速发展，人们对桥梁的抗震性、抗风灾的要求越来越高。然而，风灾与地震近几年时有发生，对当地居民的生命构成严重的威胁。需要相关设计研究人员加以重视，认真反思各种灾害，积极归纳与思考，科学的、合理的对待，探索出科学、符合实际的设计方法。以下主要从国内外有关桥梁抗风、抗震的现状作为出发点，展开一系列讨论。
一、国内外有关桥梁抗风与抗震的现状与研究
（一）分析国内外有关桥梁抗风的现状
目前，全球发生风灾与地震的概率比往年增加了好几倍，需要引起研究人员加以重视。从桥梁抗风现状来看，众所周知，风灾在自然环境中频繁发生，导致风对桥梁的损坏，原因有很多种，不仅仅是风灾本身，也有桥梁自身设计的质量因素等。一旦桥梁遭受损坏，必然对交通构成严重的影响，甚至威胁人们的生命安全，乃至桥毁人亡的悲剧发生。自1940年，美国华盛顿州的某一座桥经风速不到20m/s的强烈风致震动以致桥毁，才引起人们深入研究桥梁抗风工程。例如，日本学者Sakata发表“基于实测气动导数分析桥梁断面稳定性的研究”、Sear发表有关“薄翼颤振及其竖向正弦脉动风中行为”、“机翼与桥面颤振导数”等相关论文，从风致振动展开一系列的研究。直到1970末，有关桥梁颤振理论的节段模型风洞试验才得到验证；
（二）分析国内外有关桥梁抗震的现状
从桥梁抗震现状来看，国内外已经发生多起大地震，例如我国的唐山、汶川大地震，美国的北岭、圣费南多与洛马地震等均对当地地区的房屋、桥梁、路面等造成极大的破坏，严重破坏了当地的交通，继而研究人员应该重视桥梁抗震设计。经多方研究，有关抗震理论一般是针对中、小跨径桥梁的试验研究，中、小跨径桥梁普遍较为刚性，经外部地震冲击下，容易对其结构内力具有较大的反应。一般有两种方法进行抗震，其一，利用选定部位的塑性变形进而逐渐消耗外部地震能量，最大程度降低其反应力。其二，利用装设减隔震装置以消耗地震能量，降低其反应力。国内外对抗震延性设计，一般采用强度折减系数进行相关研究。同时，越来越多的学者提出了不同的设计思想，并渐渐认同未来的抗震设计应该基于性能，例如“基于位移设计法”，将重点致于结构位移方面。以早期“强度研究”渐渐转变为“性能研究”。而针对大跨径桥梁而言，需要考虑其地震反应特性与分析方法，然而有关多点激振、地震易损性、行波效应等多个问题依然还有待解决。随着桥梁的跨度渐渐增大，其结构也逐渐变得更柔，位移也呈现逐年增大的趋势，近几年，针对大跨度位移，有关研究人员已考虑到利用减小位移装置，可增设挡块、减震支座等。如今，一般采用高阻尼的弹性限位装置对纵飘位移加以限制。
二、国内外桥梁抗风与抗震的设计理念与方法
（一）桥梁抗风、抗震的设计理念
为了确保桥梁能够增强抗风与抗震的能力，确保其结构的可靠性与安全性，并应有相应的刚度、强度以及良好的稳定性，需要遵守以下抗风与抗震的设计原则。
1、桥梁抗风设计理念的研究
而言，需①在设计风荷载和其他作用相互组合下，必须符合相关规定的强度以及刚度，不应发生静力失稳现象；②使用期限内，桥位所在的区域出现最大风速的情况下，桥梁结构不应该出现毁坏性，自激发散振动。
2、桥梁抗震设计理念的研究
为了保证桥梁工程的设计与整体施工的质量的合理性，应该依据附近环境因素以及桥梁工程的具体实际情况，综合、全面的分析并加以优化。①场地因素：场地的安全性是主要因素，在其基础之上，最大程度避免发生地震时损坏地基，设计人员应该考虑坚硬的场地，例如碎石类、基岩以及不稳定斜坡等地段，均为危险率极高的场所，地基十分不稳定，应该重点研究科学的处理与加固方法。②规律与整体性：在设计桥梁的过程中，应该重视桥梁的整体性，确保上部结构是连续性的。因为，如果桥梁过于整体，则能够很好的防治（非）结构构件，以便处于地震的过程中，避免掉落，导致桥梁倒塌。此外，无论是在平立面，设计人员也应重视桥梁结构的布置必须几何尺寸、刚度与质量十分对称以及均匀，以防变化。
（二）桥梁地震、风致震动的破坏性形式与设计方法
1、桥梁地震的破坏性形式与设计方法
近几十年以来，依据过往地震的破坏情况来分析，排除断层、液化等造成的巨大破坏以为，目前，混凝土桥梁比较常见的破坏形式有：其一，在水平地震荷载作用下，桥梁结构的变形容易造成混凝土保护层的脱落；其二，由于钢筋压力与内部混凝土压强不足，以致桥梁结构失去承载力，发生崩裂。因此，设计人员一方面，必须预计桥梁整体的抗震性、刚度与强度。依据相关问题进行全方面的防治，从而能够有效解决并及时预防。场地应该选择稳定性、天然地基十分可靠、地段土质好的场地，避开地质活跃层与地震带；另一方面，设计桥梁应该过于整体，避免混凝土保护层的脱落，整体性越强，无疑大幅度增加抗震属性。必须确保结构严密与整体。同时，设计阶段必须验算桥梁结构在弹塑性范围之内的变形能力，防治发生地震时桥梁结构出现致命性的破坏，发生坍塌，危及人们的生命安全。
2、桥梁风致震动的破坏形式与设计方法
据调查，风力因素造成桥梁结构发生振动破坏，可分为驰振、颤振、拉索风振、抖振以及涡振。因此，设计人员必须重视桥梁的安全性、耐久性、实用性以及固有稳定性。对主梁有影响的是颤振；对拉索有影响的是驰振；对桥塔有影响的是涡振；和疲劳（主梁舒适）可靠性相互关联的风振形式对于主梁为抖振。因此，必须遵循相关抗风设计原则。具体而言，其一：如果设计者提升桥梁结构的刚度，无疑能够很大程度增加固有频率，继而临界风速能够显著提高并降低振幅。但是，如果针对大跨度（柔性）结构而言，为了满足桥梁整体的抗风要求，需要一定程度提升主梁的刚度。其二：桥梁结构的整体质量得到提高，能很好的降低风致振动的振幅，可也会降低固有频率，最终影响桥梁整体结构。
结束语
综上所述，为了更好应对桥梁收到地震、风灾的损害，研究人员应该依据不同的自然环境与地理位置，正确选择合适的方法，以人们的生命安全为先，重视桥梁场地因素、规律与整体性因素、抗震性、刚度与强度等，提高整体质量，合理的分析现状，才能从容的应对地震、风灾，探索出科学的设计方法。与此同时，还应不断借鉴国内外丰富的设计经验，认真思考桥梁的设计理念与方法，进行设计，还能为后来学者提供参考资料，完善设计，造福社会。
参考文献：
[1]杨威，蒋敏杰.试论桥梁抗震与抗风设计理念及设计方法[J].科技创业家，201 2，23（23）：28-29.
[2]梁浩.桥梁抗震与抗风设计理念及设计方法探讨[J].建设科技，2015，20（20）：92-93.
论文作者:钟立飞
论文发表刊物:《基层建设》2015年第35期
论文发表时间:2016/12/7
标签：桥梁论文; 抗风论文; 结构论文; 方法论文; 设计理念论文; 刚度论文; 风灾论文; 《基层建设》2015年第35期论文;