摘要：我国属于多地震国家，强烈地震会给人民生命财产和国家经济建设带来巨大的损失，公路、桥梁也同样遭到不同程度的损坏。桥梁是交通生命线工程中一个重要的组成部分，震区桥梁的破坏不但给救灾行动带来阻碍，次生灾害也加重了，导致生命财产和间接经济损失惨重，而且给灾后的恢复和重建带来很大的困难。桥梁抗震设计关系到桥梁结构的使用寿命。本文针对桥梁抗震设计中的一些要点进行分析，以便更好地掌握桥梁设计的要点。
关键词：桥梁抗震；设计；要点
桥梁设计是决定桥梁工程质量的灵魂，随着国家经济的快速发展，急切要求修建更多的桥梁，这就对桥梁设计提出了更高的要求。桥梁工程的抗震设计是非常重要的，要在满足抗震设防目标的前提下选择精确合理的桥跨、桥式结构方法。桥梁抗震设计要综合考虑安全可靠性、经济合理、技术先进和环保美观等问题。
1.地震给桥梁带来的破坏类型
1.1支座破坏
根据我国对地震灾害中桥梁的调查显示112座桥梁中有53座桥梁约占47%发生了支座破坏，综合国内外十次大地震的调查报告，支座的破坏现象属于普遍现象。支座的地震灾害主要表现为支座倾斜和剪断、自动支座的脱落和支座自身建造组成的破坏。支座垫块被重力压碎，使得桥板不稳定，甚至造成落梁。落梁的发生与支座破坏密切相关，支承破坏使得桥梁上部失去支撑，造成落梁事故。当支座破坏时会使得墩-梁之间产生位移，当墩梁间的相对位移大于主梁搁置长度后，主梁将从桥墩脱落从而使得发生落梁。
1.2梁体移位造成的破坏
上部梁体的移位是震害中常见的破坏，根据地震的震向而发生纵向移位、横向移位以及扭转移位。其中伸缩缝处发生移位成为主要灾害。地震时地势的扭曲，桥梁的梁体移位是绝对的。如果震幅较小不会发生太大的移位，震后换掉不能正常工作的的支座，把梁体加固后恢复原位，桥梁就还可以正常工作。但是，如果震幅过大，造成较大移位就会导致落梁。所以采取抗震措施减小梁体位移就显得十分重要。就如云南地震时的有些桥梁上部结构没有落梁，发生了比较大的移位。虽然没有出现塌落事故，但是已经成为废桥不再能够正常使用了。
1.3地基与基础破坏
地基与基础的严重破坏是导致桥梁倒塌的重要原因，而且倒塌后基本无法修理。基础与地基的紧密相连，基础的好坏直接影响着地基的稳定程度。基础的破坏势必会引起地基的破坏，使得出现移位、倾斜、下沉、折断和屈曲失稳等现象。扩大基础的震害一般由砂土液化、地基失效的不均匀沉降、土承载力和稳定性较差、地面变形较大等导致地层发生水平滑移、下沉、断裂而造成的基础破坏。常见基础破坏除了上面的原因外，还有上部结构传导下来的惯性力所引起的桩基剪切、弯曲破坏，更有桩基础设计不当所引起的。桥墩在地震中会出现桥墩倾斜、沉降、移位、墩身剪断、开裂，受压缘的混凝土崩坏，钢筋屈曲、裸露，桥墩与基础连接处折断、开裂等现象。
2.桥梁结构抗震设计的理念和原则
2.1 桥梁结构抗震设计的理念
目前桥梁结构抗震设计的理念为小震不坏、中震可修和大震不倒，也就是说在实际桥梁结构抗震设计中，应该根据桥梁所在区域地震发生的频率，并结合罕见地震对整个桥梁进行多标准的设计。具体来说，设计出来的桥梁在遇到小规模地震的时候，其桥梁结构应该处于弹性阶段，即内部结构不能出现损害或者仅仅出现很轻微的损害，从而保证桥梁在小规模地震时能够正常使用；当设计出来的桥梁遇到中规模的地震时，其桥梁结构将会进入非弹性阶段，即桥梁可能发生部分损害，但应该保证这些损害区域都处于可修复的程度，同时应该在地震后尽快的对桥梁进行修复工作，从而使桥梁尽快的实现其职能；当设计出来的桥梁遇到大规模的地震时，其桥梁结构将会进入弹塑性阶段，即桥梁很可能会发生严重的破坏，但应该保证桥梁不会发生整体的坍塌现象，同时经过快速的维修以后可保证桥梁能够安全的通车。一般情况下，桥梁结构的抗震设计都应该满足以上理念，并根据抗震设防烈度进行相应的抗震措施。
2.2 桥梁结构抗震设计的原则
在进行桥梁结构抗震设计时，应该遵守七个原则。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆第一是桥梁结构的抗震设计应该和桥梁施工区域的地质地形、地震灾害情况等各种情况结合在一起，从而选择出最合理的桥型等桥梁外在参数；第二是为了增强桥梁的抗震性能，在同一个桥梁设计中应该尽可能的避免使用高墩和大跨的组合，并且应该适量的减轻桥梁上部的重量，从而进一步增强桥梁的抗震性能；第三在进行桥梁结构设计时，应该尽量的使桥梁形体简单，质量均匀、有利于施工作业等，同时还应该尽可能的防止截面突变等现象出现；第四在桥梁结构的抗震设计中，应该采取能够增强桥梁整体性的连接模式，并在各个连接点应该采用相应的减震措施和减震装置，从而提高桥梁在地震发生时的稳定性；第五设计出来的桥梁应该满足经济合理、便于修复等多方面的要求；第六是对于桥梁的抗震，应该在减震和隔震支座方面进行集中探究，同时还应该增强对钢筋混凝土桥墩的计算与分析，从而增强钢筋混凝土桥墩的可靠性；第七是对于一些高墩和大跨的桥梁结构抗震设计，应该进行专门的抗震设计专题探讨。
3抗震概念设计
地震的发生存在多种偶然的复杂性因素，使得结构计算模型需要的假定结果与实际情况存在较大差异，以致计算机在一定程度上难以预测抗震性能。所以，在桥梁结构抗震设计中，不一定要完全信赖计算，概念设计其实比计算设计更加准确可信。优秀的概念设计使得桥梁结构的抗震性能更加出色。优秀的概念设计需要根据桥梁的功能和结构作出相应的力学分析，设计出独特的防震结构体系。抗震桥梁设计时，应对动力特征进行简单分析和对震力进行预测，找到桥梁结构设计的薄弱部位进行加固；然后对上、下部结构连接部位和过渡孔处连接部位及塑性铰预期部位和桥墩形式的选取、构造设计等进行分析同时作出相应的补救措施，防治桥梁出现坍塌，来保证桥梁结构的经济性、抗震安全性和选择结构体系正确性。最后，应根据分析结果对抗震性能的好坏进行综合性评定，根据分析结果再对设计方案进行不断的修改和完善，力求达到最佳。
3.1柱式桥墩的合理设计
在桥梁设计中，柱式墩是较为常见的结构形式。在抗震设计中，推荐采用抗震性能较强的矩形墩；同时，应注重桥墩间的横梁设置，其刚度最好不要过大，防止弱柱强梁的现象。结构刚度的均衡时设计的总原则，能力保护是另一个设计原则。为使结构体系中的延性构件同能力保护构件产生强度等级差异，保证结构构件不形成脆性破坏，在延性细部构造的设计过程，我们要确保墩柱纵筋与箍筋形成整体性骨架，在混凝土横向膨胀与纵向受压的情况下，箍筋对纵筋的约束作用至关重要，纵筋给与混凝土的约束延性作用同样很大，因此各国规范对纵筋配筋率的要求均有所提高。桥墩是支撑桥梁主体的重要构件，鉴于桥梁结构下柔上刚，致使桥墩很容易产生破坏，主要表现在墩身开裂、剪断。我们要按照抗剪计算对箍筋进行配置，采取合理的箍筋间距，考虑箍筋的搭接构造细节。
3.2 延性和位移设计
延性抗震设计主要是利用结构、构件自带的延性耗能能力来抵抗地震作用， 设计时是通过增加结构、构件延性来得到实现，允许结构出现塑性铰的部分进行指定的延性设计。在该方法中，允许强大的地震力和能量从地面传递给结构，而抗震设计时要着重考虑的问题是怎么为结构提供抵抗这种地震力的能力。传统的桥梁抗震设计使用强度设计方法，即使考虑到延性和位移，也是通过强度指标间接地实现。位移在桥梁结构抗震设计中的重要性得到普遍的认识，很多研究者和工程师建议在抗震设计中直接使用位移为设计参数，在这方面将形成多参数抗震设计方法。一些建筑结构抗震设计指南和准则已经应用了位移设计的概念和方法。
直接基于位移的抗震设计根据一定水准地震作用F预期的位移计算地震作用，进行结构设计，以使构件达到预期的变形，结构达到预期的位移。
该方法采用结构位移作为结构性能指标，设计时假定位移是结构杭震性能的控制因素，通过设计位移谱得到有效周期，求出此时结构的基底剪力，进行结构分析，同时进行具体配筋设计。设计后用应力验算，不够的时候用增大刚度而不是强度的方法来改进，以位移目标为基准来配置结构构件。这个方法考虑了位移在抗震性能中的重要地位，可以在设计开始时明确设计的结构性能水平，并且使设计的结构性刚好达到目标性能水平。
传统的桥梁抗震设计采用强度设计方法，即使考虑到延性和位移，也是通过强度指标间接地实现。现在人们越来越认识到了位移在桥梁结构抗震设计中的重要性，很多研究者和工程师建议在抗震设计中直接使用位移为设计参数，这样就将形成多参数抗震设计方法。在这方面，各种非弹性反应谱的研究和应用工作一直在进行。一些建筑结构抗震设计指南和准则已经引人了位移设计的概念和方法。
3.3多阶段抗震设计方法
随着近些年科学水平的不断提高，抗震设计研究人员对在地震作用下，抗震结构的破坏机理以及构建能力的研究等方面的理解及认识也越来越深，同时在不同概率的地震作用下，结构的预期性能目标也是不同的，因此抗震结构设计的设防水准及设计原则都有了显著的提高。设计方法也从单一设防水准一阶段逐渐改善为多水准多阶段的设计方法。
3.4多道抗震设计
所谓多道抗震设防，是指在一个抗震结构体系中，一部分延性好的构件在地震作用下，首先达到屈服，充分发挥其吸收和耗散地震能量的作用，即负担起第一道抗震防线的作用，其他构件则在第一道抗震设防屈服后才依次屈服，从而形成第二道、第三道或更多道抗震防线，这样的结构体系对保证结构的抗震安全性是非常有效的。
3.5桥梁减、隔震设计
进行桥梁减震和隔震设计可以较好地提高桥梁抗震能力，并且具有简便、先进、经济等优点。减隔震支座的设计装置使得结构消耗的能量较少同时增大结构的振型周期，降低了地震时的震波频率，良好的自我复位能力结合了结构特点选取适当的建设方案，建立相应的建造参数，合理有效的使得结构地震的反应程度降低，使地震后桥梁上部结构基本能够恢复到原来的位置，最大程度的减少了桥梁建筑损失程度。
3.6场地的选择
在场地选择的过程中，应该选择有利于桥梁抗震的地势基础。其中有利于抗震的地段主要指一些土壤条件好和比较坚实的地段。不利于桥梁抗震的地段主要是指在地震的过程中可能发生陷落的松软地段以及土壤成因、岩石状态和性质都不明显的地段。
结论
总而言之，桥梁结构抗震设计是桥梁设计中的重要环节，在当前我国的高速公路、铁路正处在大规模建设之际，桥梁结构的安全问题更不容忽视。在桥梁设计中需采取一系列有效的抗震措施，进一步提高和完善桥梁的安全性、适用性、耐久性和社会效应性。
参考文献：
[1]宋妍.桥梁抗震设计的研究与新技术的应用[J].交通世界.2011(01).
[2]刘青兰.基于性能桥梁抗震设计研究[J].内蒙古公路与运输.2011(01).
论文作者:林瑞
论文发表刊物:《防护工程》2018年第33期
论文发表时间:2019/2/26
标签：桥梁论文; 结构论文; 位移论文; 支座论文; 延性论文; 桥墩论文; 构件论文; 《防护工程》2018年第33期论文;