杨秀平 关媛
林州市汇鑫安装工程有限公司 河南 安阳 456550
摘要：本文阐述了我国市政桥梁抗震相关情况,分析了桥梁震害相关原因,基于设计因素,探讨了市政桥梁抗震可行性设计策略，提出了市政桥梁抗震设计的注意事项。
关键词：市政桥梁；抗震设计；分析
引言
地震是一种对房屋建筑危害极为严重的自然灾害，在地震发生的过程中，地面摇晃促使地面建筑随之颠簸摇晃，而对于一些高层建筑来说，当强大的地震波袭来时，楼体会自动顺着地震波方向摇摆，如果这些建筑在结构设计上达不到标准的抗震要求，就会在剧烈的摇晃中大面积的坍塌，造成更大的人员伤亡以及经济损失。建筑设计是否考虑抗震要求，从总体上起着直接的控制主导作用。
1 市政桥梁抗震分析
要想建立正确的抗震设计方法、采取有效抗震措施,对公路桥梁震害及其产生的原因的调查和分析是必不可少的。从世界各国的地震震例统计资料看,公路桥梁的震害现象主要有以下几种:1)对梁式桥梁地震位移造成上部活动节点处因盖梁宽度设置不足导致落梁或梁体相互磁撞引起的破坏,而对拱式结构则主要表现在拱上建筑和腹拱的破坏,拱圈在拱顶、拱脚产生的破损裂缝,甚至整个隆起变形；2)由于地震造成的地基土液化,加大了地面位移从而加剧了结构反应,大大增大了落梁的可能性；3)对支座的抗震要求考虑不足造成支座发生过大的位移和变形从而造成支座本身构造上的破坏等,进而对结构的其他部位产生不利的影响；4)桥梁下部结构抗力不足导致的地震时下部开裂、变形和失效,进而对全桥的不利影响；5)地震时使得在松软地基上的桥梁在发生河岸滑移导致全桥长度的缩短而造成的比较严重的震害。以下分析落梁、墩柱、节点和桥台破坏以及基础破坏、桩身破坏三者原因。
1.1 落梁
落梁的原因一般是因为支承连接部件失败:固定支座强度不足、活动支座位移量不够、橡胶支座梁底与支座底发生滑动,在地震力作用下支座破坏,致使梁体发生位移导致落梁。墩台支承宽度不满足防震要求,防落梁措施设不合理,在地震力作用下,梁、墩台间出现较大相对位移,导致落梁现象的发生。伸缩缝、挡块强度不足,在地震力作用下伸缩缝碰撞破坏挤压破坏、挡块剪切破坏,都起不到应有作用,导致落梁。
1.2 墩柱、节点及桥台破坏
此类破坏多发生在墩柱塑性铰处、墩柱与盖梁连接处,墩柱与系梁连接处,地震力作用下桥墩纵向受力筋被剪断,直接导致桥梁的倾覆。
1.3 基础破坏、桩身破坏
其原因是桥位通过地震断裂破碎带,地震力作用下基础出现移位、沉降;桥位位于液化砂土地质中,基础出现不均匀沉降。
2 市政桥梁抗震设计措施
2.1 市政桥梁抗震设计总体原则
从抗震角度出发,合理的结构体系应符合下列各项要求。1)具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径；2)具有合理的刚度和承载力分布,避免因局部削弱或突变而成为薄弱部位；3)具备必要的承载力、良好的变形能力和耗能能力。从以上概念出发,理想的桥梁结构体系布置应是:从几何线形上看,桥梁是直的,各墩高度相差不大。因为弯桥或斜桥使地震反应复杂化,而墩高不等则导致桥墩刚度变化,使抗侧力桥墩中刚度较大的最先破坏。从结构布局上看,桥梁尽量保持小跨径,使桥墩承受的轴压水平较低,从而获得更好的延性；弹性支座布置在多个桥墩上,把地震力分散到更多的桥墩；各个桥墩的强度和刚度在各个方向都相同；基础是建造在坚硬的场地上。虽然由于各种限制条件,理想的抗震体系实践中很难达到,但在设计之初,仍应考虑使桥梁结构尽可能地满足上述要求。
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2.2加强桥台抗震设计
在市政桥梁抗震设计过程中，应该重视起桥台抗震的设计：首先，在设计过程中，应该适当加强桥台胸墙的强度，并增加配筋的数量和在桥梁主体结构与桥台相连部位增设高韧性、高弹性的垫块，用来缓解地震过程中所产生的冲击力解，避免因为发生碰撞和挤压而导致桥台遭到破坏，致使梁体下落。其次，对桥台的高度进行严格控制，尽可能确保桥台高度在8m之内，如果超过8m，则应该将桥台设置在地形平坦、土质较好且距离主沟槽比较远的地方，并且在设置桥台的过程中，应该尽可能降低桥台的高度，减小对桥梁抗震水平的影响。同时，在对桥台进行设置的过程中还应该注意，桥台的台身应该埋置在正下方路堤填方之内，并利用混凝土挡墙对桥台基础进行有效防护，避免其整体强度达不到抗震设计要求，或者是发生位移，对整体抗震强度造成影响。最后，在对桥台进行设计的过程中，如果工程施工建设条件允许，在对桥台进行选择的过程中，应该尽可能选择整体性能更强的T形桥台或者会U形桥台；如果选用其他整体性能较差的桥台，在其施工中应该注意，要严格按照施工要求对桥台进行埋置和浇筑施工，确保桥台的整体强度和桥台密实度能够满足桥梁抗震设计要求。
2.3桥墩抗震结构设计
首先，在对桥墩抗震结构进行设计的过程中，应该对桥墩的选择引起足够重视，比如，在对高桥墩进行选择过程中，应该选择高强度钢筋混凝土的空心截面结构，并按照设计具体要求对桥墩的直径或者是采用双排桥墩，以全面提高桥墩的韧性和强度，提高桥梁的抗震能力。其次，应该对塑性铰区以及桩基范围内的桥墩进行加固处理，通过加强箍筋配置的方式来不断提升桥墩的强度，使其在地震过程中能够充分发挥支撑和减震的作用。最后，也是最重要的一点，在对桥墩进行连接施工的过程中，应该加强对施工工艺的控制，通常情况下，桥墩大多选用由钢筋混凝土制成的圆柱形或者是矩形空心结构，并将其与桥梁的基础结构连接起来，进行浇筑施工；而在进行浇筑施工的过程中应该注意，为了避免出现中空，应该将混凝土石子搅拌均匀之后再投入到桥墩中，并不断利用振动棒进行振捣，确保浇筑密实度。
2.4桥梁连接抗震设计
对桥梁连接抗震进行设计的过程中，主要包括两个方面，一个是对连接部件抗震进行设计，一个是对连接点进行抗震设计。在对连接部件抗震进行设计的过程中，主要指的是对挡块和伸缩缝进行设计，在对挡块进行设计的过程中，为了防止梁体下落，应该选用高强度、高韧性的挡块放置在桥梁支座和桥梁结构之间，以防止震中因为挡块发生碰撞和挤压而无法限制支座位移，导致梁体下落。在对伸缩缝进行设计的过程中，应该对伸缩缝的变形能力进行严格控制，确保其能够满足的抗震要求，避免受到桥梁支座位移的影响，同时，为了能够进一步提升伸缩缝的抗震能力，还应该对伸缩缝的限位器和剪力键进行严格设置。
3 市政桥梁抗震设计注意事项
3.1 尽量将桥轴线设计成直线，曲线桥使结构地震反应复杂化；尽可能使桥台和桥墩与轴线垂直，斜交会引起转动响应而增大位移。
3.2 沿纵、横桥向的桥墩刚度尽可能一致，如刚度变化太大，地震时刚性大的桥墩易产生破坏。
3.3 塑性铰不应设计在盖梁、主梁、水中或地下的桩顶处，设计在墩柱上易于观察与修复。
3.4 材料和结构形式的选择应遵循如下的原则：质轻高强，变形能力大，强度和刚度衰减小，结构整体性好。单从材料的抗震性能优劣来划分依次为：钢结构，钢砼组合结构，木结构，现浇钢筋砼，预制钢筋砼，预应力砼，砌体。
3.5 设置多道抗震防线，尽可能用超静定结构，少采用静定结构。
3.6 防止脆性与失稳破坏，增加结构延性。常见的脆性破坏包括砖、石、素砼的开裂和钢筋砼的剪切破坏；常见的失稳破坏包括斜撑和柱的失稳以及柱中纵向钢筋在箍筋不足时的压屈。
结束语
地震历来都是严重危害人类社会的自然灾害。如果震区的交通线遭到破坏,就会给救灾工作造成巨大困难,并且影响灾后的回复工作,加重次生灾害,导致更加巨大的损失。作为交通线中的关键环节,桥梁结构的抗震性能就成为人们特别关心的问题。
参考文献：
[1]刘文仕.桥梁抗震设计方法综述[J].中国水运,2008, (6).
[2]乔东华,王磊.桥梁结构抗震分析方法研究[J].山西科 技,2010，(1).
论文作者:杨秀平,关媛
论文发表刊物:《防护工程》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/10
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