湖北工业大学 430068
摘要：当前，随着我国经济的快速发展，公路工程的规模在不断地扩大，而桥梁是公路工程的关键节点。而我国是一个地震灾害发生率较高的国家，地震对桥梁的破坏一方面同建造桥梁所处的地形、地质有关，另一方面也与桥梁自身结构类型相关。基于此，本文就桥梁结构的震害及抗震设计原则方法进行了探讨。
关键词：桥梁结构；震害；抗震设计
1.地震对桥梁结构产生的危害
地震是地球内部介质由于应力过大而发生急剧破裂，在破裂过程中会产生地震波，以破裂位置为震源，在一定范围内扩散而引起地面震动的现象。对于桥梁结构，地震破坏主要表现在：上部结构破坏、支座破坏、地基土地震液化和下部结构破坏。
1.1上部结构地震破坏
当地震发生时，桥梁上部结构如主梁，在地震作用下会发生晃动，与相邻的主梁间发生碰撞，导致碰撞破坏。也可能由于变形过大，发生移位损坏和自身损坏，严重时会导致坠梁。
1.2支座破坏
在桥梁结构中支座与上部主梁连在一起。在地震发生时，若没有采取必要的防震措施，支座会产生很大的位移和变形，当超出支座自身变形能力时，会由于支座锚固螺栓剪断而产生破坏。支座破坏时还会导致与之相连的上部主梁由于结构传力的变化而发生破坏，带来严重的后果。在高速公路桥梁过程中支座抗震设计尤为重要。
1.3地基土地震液化
在地震作用下，地基砂土可能会发生液化，导致地基承载力降低，引起地基沉降和滑移，导致地基破坏。地基是桥梁结构受力的基础，当基础发生破坏时，上部结构会因为丧失支撑作用而发生落梁，造成巨大的损失。
1.4下部结构破坏
下部结构的破坏主要是指桥梁结构的桥墩和桥台的破坏。在地震作用下，桥台和基础往往会产生滑移，桥台和桥墩与基础连接处发生倾斜、开裂甚至折断。桥梁下部结构的破坏往往会导致整个桥梁结构的破坏，因此这种情况在抗震设计时应极力避免。
2.桥梁结构抗震设计原则
2.1桥梁在抗震设计时要保证结构的整体性和规则性，使结构在质量、刚度、几何尺寸等方面协调匀称，避免突然变化。
2.2抗震设计要力图使从地基传入结构的振动能量为最小，防止结构产生不能容忍的破坏，因此在不增加重量，不改变刚度的前提下，提高总体强度和延性是两个有效提高结构抗震能力的途径。
2.3抗震设计中要采用多阶段设计方法，设计多道防线来实现结构在不同发生概率地震作用下的预期性能目标。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3.桥梁结构的抗震设计要点
3.1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。
3.2支座形式与布置方式
一方面，长期以来我国对于支座选型没有较多的关注，常规桥梁大多采取普通的橡胶支座，但是，根据近年来，我国某些地区震后的调查表明：普通橡胶支座破坏之后会使得桥梁损伤加剧。因此，在支座形式上，我们推荐根据桥梁设防的要求，采用合理的支座类型。基本地震动峰加速度峰值≧0.1g地区，建议选用减震型橡胶支座。另一方面，支座布置的合理与否极为重要。连续桥梁设置固定支座后，我们要注重考虑固定支座设置对抗震的负面影响，最好不要选用一个固定支座，其余墩是活动支座的布置方式，应充分考虑各墩水平受力的均衡分担。
3.3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。
3.4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。要想在地震作用下使桥梁的钢筋混凝土展现出结构的延性，就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，防止桥梁构的倒塌。
3.5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。
结束语
综上所述，地震对桥梁的破坏主要由于地表破坏和桥梁受震破坏引起的，桥梁由于受到地震后而产生水平及竖直振动，造成桥梁构件的破坏，甚至使桥梁倒塌。目前地震虽然是不可控制的，但只要我们加强对桥梁震害及抗震机理的深入研究，在桥梁设计过程中认真分析地震时结构的特征和反应，精心采取一系列科学有效的抗震设计，就一定能将地震损失降到最小，并确保交通运输线路的畅通无限。
参考文献
[1]庄泳浩，刘芳.公路桥梁结构的抗震设计要点分析[J].中国市政工程.2011.
[2]雷艳妮.桥梁结构抗震分析的一点浅见[J].城市道桥与防洪.2013.
[3]陈洁.简述桥梁结构抗震设计与设防措施[J].价值工程.2013.
论文作者:曾启文
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第31期
论文发表时间:2018/4/2
标签：桥梁论文; 结构论文; 支座论文; 延性论文; 地基论文; 发生论文; 桥墩论文; 《建筑学研究前沿》2017年第31期论文;