摘要：桥梁抗震设计是一门实践性科学，在不断积累经验教训的过程中，桥梁设计和研究人员通过不断努力，使桥梁抗震设计设计理论不断完善，未来设计出来的桥梁，能够更大程度地减小地震对于桥梁的影响，从而保障国家和人民的生命和财产安全。
关键词：基于性能；桥梁抗震设计；措施
1地震灾害下桥梁所容易遭受的损坏
1.1桥梁地基与基础容易遭受的损坏
地基与基础部分是桥梁核心部分，在地震灾害下因地质变动，将导致地层的稳定性遭到破坏，进而容易引起地层的水平滑移、下沉和断裂，从而使得基础上的桥梁结构部分遭到严重的损坏。在地震灾害下桥梁的桩基可能发生剪断、倾斜破坏，进而引起墩台倾斜、倒塌或折断。
1.2桥台沉陷
桥台后填土与桥台两者并非完全固结，在地震发生时，地层产生的破坏力将使得桥台填土承受较大的纵向载荷，与此同时，地震中桥台与桥梁之间也将承受来自于地震的被动土压力，由于桥梁中桥面的连接支撑作用，在地震中桥梁将会在纵向力的作用下以桥台顶端为支点产生竖向旋转，从而使得桥梁的结构发生偏差、错位，进而造成桥梁损坏。在地震中所产生的纵向载荷不仅仅会导致桥梁发生竖向旋转，严重的甚至会因为液化土而使得桥台产生垂直沉陷，而桥面将会在巨大的扭矩作用下遭到破坏。
1.3墩柱破坏
在桥梁设计中若未能考虑到抗震问题将使得墩柱的弯曲强度、弯曲延性、抗弯能力以及剪切强度不足。而这些问题的存在将使得桥梁无法承受地震力的反复作用而损坏，产生如落梁、整个结构倒塌等的问题。
1.4支座破坏
地震时，在巨大的地震外力下桥梁上下位移过大将破坏支座锚固，致使桥梁将会因支座位移而使得桥梁的整体性和载荷分布发生较大的变化。
1.5节点破坏
节点区域钢筋大量相交，桥梁中大量的力和载荷都集中在节点区域，在地震时节点区域将会因复杂地震力的作用而造成节点区域混凝土的压碎和锚固筋的破坏。
2基于性能的桥梁抗震与减震设计
2.1上部结构延性设计
上部结构主要开展延性设计。通过桥梁震害特点分析发现，上部结构并不会在地震作用下发生毁灭性的破坏，因此仍然沿用传统的延性设计目标。只是需要在基于性能的分级目标标准下，确定不同等级下的结构延性设计标准，例如配筋率以及安全冗余等。值得注意的是，在地震多发地段需要强调上部结构的连接整体性，一些节段预制拼装施工的上部桥跨结构需要特别验算其抗震性能，避免因为地震作用下连接处安全储备不足发生的梁体破坏问题。
2.2支座减隔震设计
支座是上部结构与下部结构的重要传力构件，地震中其力学行为会受到较大影响。基于性能的支座减隔震设计，就需要考虑不同性能等级下的抗震目标和设计方法。例如设计防落梁设施，此法为三道防线和三重设防标准：第一道由支座提供，限制支座位移和受力；第二道由位移限制构件提供，完全发挥其限位能力和最大剪切承载力；第三道由防落梁构件和搭接长度提供，限制上部结构的位移。除了上述多重等级的性能设计目标外，还可以设计支座不同的抗滑稳定性能和强度性能。从汶川地震的震害结果分析来看，中震和大震情况下虽然会导致较大的梁体位移，但是支座和挡块的损伤过程是分级耗能的过程，支座与梁体的滑移显著地减少了下部结构的地震力。因此，在不发生落梁的情形中，板式橡胶支座的变形和抗滑稳定并不能作为桥梁抗震是否满足的标准，而需要根据桥梁的具体防落梁构造，合理确定支座剪切变形和损伤以及防落梁构造措施等，采用分级别性能设计方法确定各自的工作状态和效率。
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2.3根据桥梁的平立面进行桥梁的抗震设计
在进行桥梁抗震设计的过程中，通常需要根据桥梁的平立面进行桥梁工程项目建筑布局与结构布置。只有这样，才能保证相关工作的顺利开展。根据相关的研究显示，简单、规则的桥梁结构，其桥梁本身普遍拥有较强的抗震能力[4]。因此设计者在进行桥梁抗震设计时，绝对不允许使用不规则的建筑方案进行桥梁的设计工作。相反，需要遵循建筑物的均匀对称原则进行相应的设计工作。通过这种方式，有利于促进桥梁刚度偏心率的进一步降低，帮助设计者更加准确地计算出地震反应数据，制定桥梁抗震措施，促进桥梁质量提升。
2.4做好抗震防线的设置
桥梁建设者在进行桥梁的设计时，为了避免桥梁在地震之中出现垮塌的问题，需要进行多道抗震防线的设置。通过这种方式，增强桥梁抗震性能。如果发生了地震，即使桥梁的第一道防线在强烈的地震力的冲击下遭到了严重的破坏，还有第二道、第三道甚至更多的防线，有利于帮助桥梁抵抗地震的冲击力，从而进一步促进桥梁质量的提升。
2.5下部结构减震设计
下部结构包含了桥墩、承台和基础，这些主要是混凝土结构。保障其抗震性能的主要方式是采用延性设计，并同时减少地震能量向上部的传递；采用减震设计基础结构，确保下部结构有良好的整体性能等。对于预制拼装桥墩需要特别验算其安全性能，不仅要保证桥墩节段之间的连接，还需要保证桥墩与承台基础的连接等问题。
3案例分析
某高速公路全长115.2km，地理位置处在某地震断裂带上，根据要求，该道路工程需要有较高的抗震等级，因此在设计环节，设计人员的设计流程如下。该公路工程来讲，抗震等级要求为B 类，烈度为8级，工程现场为Ⅲ类建筑场所，场地系数为1.2。设计地震周期为0.55s，抗震重要性数据为0.43.加速度最大值为0.2g。
在公路桥梁工程当中，墩柱界面和该工程的实际抗震能力关系紧密。在维持墩柱高墩和上部构造相同的前提下，设计人员分别选择了四个不同规格的截面。针对桥梁宽度、墩高度以及跨径构造都确定的公路桥梁工程，如果增加截面面积，便需要增加墩柱的纵向配筋使用量，弯矩也会有所上升，基础部件的规格必须要比之前更大，若选择降低截面面积，则该工程的抗弯能力便会削弱，并需要显著提升界面的配筋率。所以，过大或者过小的截面面积都存在问题，设计人员必须要凭借验算来确定墩柱截面面积。针对该公路桥梁工程，尤其是和桥台连接的部分，固定支座墩应避免选择矮墩，因为矮墩具有极强的刚性，将会对之后的抗震设计造成不利的影响。
设计人员在针对边梁梁端进行设计的过程中，必须要让边梁梁端和墩柱之间存在有一定的间隔距离，这样做的目的是为了防止在地震灾害出现后，该公路桥梁工程发生垂直落梁的现象。在工程上部构造和与桥梁相连的位置，设计人员采用了钢筋混凝土水平方向限位挡块的设计方式。这样设计的优点是：在出现地震灾害时，挡块能够起到一定的支撑效果，防止水平方向所出现的位移距离过大而由此导致的落梁。
在承台和独柱墩的连接位置，设计人员必须要采用墩柱搭配直配筋、水平方向箍筋来维持其连续性，防止地震灾害对该工程的薄弱环节造成损害。在进行设计的过程中，设计人员需要把墩底的垂直方向钢筋延伸至承台底层，深入长度必须要超过50cm。
结束语
由于我国位于环太平洋地震带与欧亚地震带之间，很多地区处于地震多发带，会对我国桥梁的稳定造成一定程度的影响。如果桥梁拥有较好的质量，就能够保证在地震活动中不会出现垮塌的问题，并且能够在地震发生后满足人们紧急救援和抗震救灾的需要，发挥着极其重要的作用。因此，很多桥梁在设计过程中，为了避免桥梁的质量受到地震的影响，必须要预先考虑到桥梁的抗震性能。
参考文献：
[1]刘鹏，杨光.桥梁抗震设计规范的现状及发展趋势[J].工程技术研究，2017（01）：248+256.
[2]张涛.浅析桥梁抗震设计规范与发展趋势[J].中国新技术新产品，2017（13）：80-81.
[3]李灿.市政桥梁抗震设计问题研究[J].江西建材，2017（23）：137.
[4]周连绪，叶爱君，刘腾飞.城市轨道交通桥梁抗震设计[J].土木工程与管理学报，2017，34（06）：121-125+140.
论文作者:张鹏宇
论文发表刊物:《防护工程》2018年第26期
论文发表时间:2018/12/17
标签：桥梁论文; 支座论文; 结构论文; 桥台论文; 性能论文; 延性论文; 位移论文; 《防护工程》2018年第26期论文;