摘要：在公路桥梁的基本设计中，抗震性占有极为重要的作用，对整个工程在完工后的正常运行有着直接的影响。因此，在对公路桥梁进行抗震设计开展的过程中，其所涉及的方面相对较广，在设计的过程中对桥梁抗震计算进行重点关注，在一定程度上为工程质量提供了保障。本文对公路桥梁设计与抗震措施进行了探讨。
关键词：公路桥梁；设计；抗震；措施
1．地震对桥梁的破坏
1.1上部结构的破坏
上部结构自身因直接受地震力而破坏的现象极为少见，但因支撑面过小、支承连接件失效或下部结构失效等引起的落梁现象在破坏性地震中常有发生。而在落梁破坏中，顺桥向的落梁占绝大多数。梁在顺桥向发生坠落时，梁端撞击下部结构常常使桥墩受到很大的破坏。要避免上部结构的破坏，应该从如何使梁与支撑连接件连接更可靠、使下部结构以及基础更稳定、变形更小来考虑。
1.2支座的破坏
桥梁支座是桥墩与梁体联系、传力的关键部位，它的破坏直接影响到梁体和桥墩。强大的地震力导致支座连接件的破坏，严重的造成桥梁上下部结构失去联系，引起落梁。支座的破坏形式主要表现为支座锚固螺栓拔出、剪断、活动支座脱落及支座本身构造上的破坏。地震中桥梁支座的破坏较为普遍。
1.3下部结构的破坏
下部结构的震害是由于受到较大水平地震力瞬间反复的震动，引起下部结构损坏，轻微的破坏造成混凝土保护层剥落、墩台身开裂和纵向钢筋屈曲等，严重的破坏造成墩台的严重倾斜、剪断或折断、倒塌等。公路桥梁中广泛采用的钢筋混凝土柱式墩，在历次地震中的破坏大多发生在盖梁下方或柱身与基础的连接处。
1.4基础的破坏
扩大基础自身的震害很少发生，主要由于地质条件不良而出现基础沉降、滑移和倾斜等；桩基础的破坏现象则时有发生，而且不易及早发现。基础是直接建在地基上的，因此选择合适的桥位能给桥梁抗震减少很多的麻烦。
2. 公路桥梁的抗震设计
2.1抗震概念设计
优秀的概念设计需要根据桥梁的功能和结构做出相应的力学分析，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做出相应的补救措施，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。
2.2延性抗震设计
桥梁的抗震设计，要对预期会出现的塑性铰部位进行配筋设计计算，对其进行加固和防护；同时为保证抗震安全性，对桥梁结构进行分析，直到通过抗震能力检测。考虑多数条件，多种墩高和场地及多种地震烈度的情况，在进行桥墩线弹性最大弯矩比和非线性位移延性比参数的变化规律分析是通过大量数据分析统计和计算得到的，根据随机地震反应理论和动力计算，总结出估算解决桥墩位移延性的方法，降低地震所造成的危害。
2.3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。
2.4桥梁缓冲装置的设计
桥梁缓冲装置中使用的缓冲橡胶材料一般选氯丁橡胶或工程橡胶材料，其硬度和允许压应力应满足缓冲地震冲击力的要求，然后通过公式可以得出桥梁橡胶缓冲装置的压应力：橡胶缓冲应力=桥梁梁板连梁装置的设计地震最大破坏力/缓冲装置橡胶的受压面积。桥梁垂直竖向缓冲可结合桥梁橡胶支座综合设计。
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3. 提高公路桥梁抗震设计的策略
3.1上部结构抗震设计措施
3.1.1尽量采用连续桥跨
尽量采用连续的桥跨代替简支梁跨，进而减少伸缩缝的数量，降低在此落梁的可能性，同时也提高了桥上行车的舒适性。
3.1.2桥跨不宜太长
地震区桥跨不宜太长，大跨度意味着墩柱承受的轴向力过大，从而降低墩柱的延性能力。
3.1.3简支桥梁加固措施
对常规的简支桥梁结构，首先，应加强桥面的连续构造，在梁与梁之间、梁与桥台之间应采用钢筋拉杆连接，以及需提供足够的加固宽度以防止主梁发生位移落梁，另外还应适当加宽盖梁及支座的宽度，并增设防止位移的隔挡装置等。其次，应采用防震锚栓，在平常荷载作用下梁体可以在预留的空间内伸缩变形，自由滑动；在地震荷载作用下，防震锚栓可起到限位耗能的作用，减耗部分地震能量。
3.2下部结构抗震设计
3.2.1基础处理
①对于岩层较浅的地方，采用较大扩基或固定在基岩上或者在扩基处砌筑厚度为 1.5～2m 的围裙。
②对于地基软硬不均，或砂层较厚地下水位较高地区要特别注意沙土液化，喷沙冒水现象的发生，可适当增加桥长。
③合理布孔，使桥墩、桥台避开地震时可能发生滑动的岸坡或地形突变的不稳定地段。或采用深桩、排桩穿过液化层，并采用系梁、承台等加强联结，或减轻结构自重，在非冲测线下一米处，设置围裙或条形基础。
④加大基础摹底面积、减少基底偏心，并适当增加理置深度，亦可在台前或墩两侧设斜撑，并在考虑采用时，将水平地震力和竖向地震力加以组合验算，换土或采用砂桩也是一种常用的方法。
3.2.2桥墩设计
① 对于震区的桥墩，最好采用等截面，不宜做锥形截面墩，因为变截面的桥墩的纵波应力较大，而等截面桥墩的纵波应力相对较小，这样可以减少波应力。
② 在桥墩较粗能够承受较大拉力时（一般用于大桥），为了防止桥面在地震时上抛，落下砸坏桥墩（桥台），一般用高强螺栓或预理钢筋将桥梁及桥墩（台）联结起来。
③对于中小桥，一般采用简支板（或预应力板），它允许桥面与桥墩能够自由分开。地震时，为了防止桥面自由上抛时挢墩承受过大的拉力，同时，为了防防止桥面落下时冲坏桥墩，在支座处安放弹簧或橡胶支座等缓冲的东西。
3.2.3桥梁支座的抗震设计
① 对采用橡胶支座而无固定支座的桥跨，应加设防移角钢或设挡轨，作为支座的抗震设计。
②对高烈度区的桥梁设计应在纵向设置一定的消能装置，如采用聚四氟乙烯支座、迭层橡胶支座、铅芯橡胶支座等减、隔震支座以及在梁体与墩台的连接处增加结构的柔性和阻尼，以便共同受力和减小水平桥梁荷载的作用。
③由于拱桥对支座水平位移十分敏感，同时两边桥台的非同步激振会引起较大的伪静力反应，有时甚至会大于惯性力所引起的动力反应，因此要求震区的拱桥墩台基础务必设置于整体岩盘或同一类型的场址上，以保证地震时各支座的同步激振。
结语
总之，现如今仍无法准确预测地震灾害，假如有地震灾害发生，不但会有大量人员伤亡发生，而且造成一定的经济损失，所以，需要在公路桥梁结构设计时将结构抗震设计切实做好。在设计桥梁结构抗震时要根据规范要求完成，防止发生地震时桥梁结构出现破坏坍塌。
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（08）：17-22.
[2]刘阳.公路桥梁结构抗震设计要点分析[J].桥梁与隧道工程，2014（11）：145-147.
论文作者:吴丽霞
论文发表刊物:《基层建设》2018年第27期
论文发表时间:2018/9/18
标签：桥梁论文; 支座论文; 结构论文; 桥墩论文; 橡胶论文; 公路论文; 基础论文; 《基层建设》2018年第27期论文;