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摘要：抗震设计是一种基础的设计原则，它主要是基于震害经验建立起来的。运用符合工程规律和本质的方法，从宏观上控制设计对象。整体上看，抗震设计的首要任务，除了囊括桥位选择和桥型方案等内容外，必须考虑桥梁的上部结构和下部结构的选择以及连接等内容。本文中主要阐述山区高墩桥梁抗震设计措施。
关键词：山区高墩桥梁；抗震设计；应对措施
引言
山区高等级公路采用了许多非规则高墩桥梁，以跨越河谷和深沟，汶川地震的桥梁震害启示给山区高墩桥梁的抗震设计提出了新的要求。结合工程实际，对山区高墩桥梁抗震设计的相关内容进行了分析。
1、山区高墩桥梁的抗震设计
1.1位置选择
使桥梁设计满足抗震需要是结构体系设计的核心内容。所以，在对高墩桥梁进行设计时，需要综合多个方面的因素，如桥宽、桥长以及平竖曲线等都应该被作为重点因素考虑。在特殊情况下，无法对一些因素进行调整，但是桥墩的形式并不是固定的，它具有一定的灵活性。根据实际经验，可以得出一个结论：高墩桥梁一般建设在弯道多且平、竖曲线半径相对较小的位置，绝大部分的桥梁为变墩高的曲线式桥梁，结构参差不齐。
1.2结构特点
理论上，桥梁的质量、安全效益与桥梁的结构形式与特点密切相关。在大跨径的连续钢桥的建设过程中，单肢或者双肢的薄壁桥墩被应用到工程建设中。对于这类桥梁桥墩抗震问题的研究，已经过去了相当长的时间。我国桥梁建设的一个重点就是解决高墩桥梁的设计问题。在我国所建设的桥梁中，高墩桥梁占据着较大比重。
1.3结构形式
曲线桥梁的几何形状会影响到对于地震的响应。一旦发生横向地震，尽管是独墩桥梁，也可以利用这个特点产生较大的轴向力。但是，如果结构不规则，将会影响到桥梁的受力状况，进而破坏桥梁的高墩。当桥梁受地震作用时，矮墩的地震力相对较大，会对桥梁造成提前破坏。然而，如果高墩与矮墩不配套，将会导致高墩发生较大幅度的地震移位。一段时间后，将会引起桥梁的上部结构落梁或者支座脱落，破坏桥梁结构的稳定性[1]。
2、山区高墩桥梁的抗震计算
高墩桥梁墩的高度并不是相同的，其主要原因是山谷两侧山体坡度较大，并且跨距不同。所以，在地震时，地震力作用在各个墩间的分配是存在差别的。这样，将会威胁桥梁结构的安全。
2.1计算特征
高墩桥梁抗震计算具有以下几个特征：
2.1.1考虑动力非线性因素的影响
对于高墩桥梁而言，不管是在动荷载或者静荷载作用下，都会发生较为明显的变化。值得提出的是以轴力为主的大跨度刚构桥很容易发生变形。可见，在进行抗震计算时，必须将非线性因素纳入范围内。
2.1.2考虑地质因素
高墩桥梁大都建设在山区，其地质条件相对复杂。在高墩桥梁进行抗震计算时，应注意地形变化、跨断层和长大跨桥梁等因素，以保证桥梁设计的合理性。有关地震数据资料显示，虽然处于同一次地震，但是对地表各处造成的影响也是存在差别的。对于相距较近的几个地方，振动的相位、频谱和幅值特征差异也是较大的。另外，它的空间变化并不简单。
2.1.3必须考虑桥墩高阶振型的影响
受高墩的墩身质量以及自振周期的影响，在地震作用下会产生两个或两个以上塑性铰，这样容易危及到桥梁结构的安全，进而导致交通事故的产生。为保证桥梁结构的抗震安全性，必须考虑高阶振型的影响，提高桥梁建设的质量。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆受地震作用的影响，桥梁的结构反应集中表现为随时间变化的支座移动产生的结构反应，同理，此过程中产生的荷载是随时间变化的支座移动产生的荷载[2]。
2.2计算方法
2.2.1反应谱方法
现阶段桥梁结构抗震分析最为普遍的一个方法为反应谱方法。采用此种方法时，需要注意涉及到的参数。其中，关键的参数有输入方向组合下单个支座剪切力最大值等，必须严格控制好。对应的临界滑动摩擦力之间的数值、部分支座的横向弹性剪切力与大部分支座的顺桥向弹性剪切力之间的关系必须正确把握，尤其是在地震影响下，一旦这些数值超过规定的范围，将会导致梁底面与顶面之间相对滑移的位移增大，危及桥梁的安全，这时必须采取有效的措施进行处理。
2.2.2宏观力学计算方法
为提高桥梁的抗震性能，必须使用宏观力学的方法，加强对桥梁的动力学特性的理解。进行动力学分析之前，必须建立全桥线弹性的计算模型，这是必经的程序。利用模型模拟桥墩和主梁的运行状态，同时在桩身单元上施加侧向土弹簧，以观察桥墩的桩－土相互作用。在这之后，可以采取合理的方法得到具体的数值。据调查发现，架构动力学特性体现在振型和自振频率两方面。
2.2.3随机振动法
随机振动法的应用较广，其合理性相对较强。地震地面运动是一个非平稳随机过程，此种方法分析了地震发生的概率特性，取得的效果十分理想。但是随机振动法也存在一定的缺点，即处理非线性问题，误差相对较大，不符合实际情况。为确保计算的准确性，同时解决计算量庞大的困扰，随机振动虚拟激励法是最为合适的解决办法。采用虚拟激励法，可以提高计算效率，此外它能够弥补反应谱法的缺陷，在桥梁结构抗震设计中被广泛使用。尽管如此，在处理特殊地震下的高墩强非线性问题时，此种方法的可行性不强。
2.2.4时间历程分析方法
时间历程分析方法具有一个突出的优点，即它能联系结构的弹塑性地震反应，同时结合结构的固有特性以及地震输入的特性，实效性强。但是，时程分析方法在实际应用中存在一定的局限性，主要体现在计算量庞大方面。对于确定性的地震动输入方式，为使其应用于多点激励时程，要保证空间地震动场的形成。值得注意的是，这个地震动场必须满足实际情况。由以上的分析可以发现，随着科技的发展以及人们对地震动场的深入认识，尽管时程分析方法不够完善，在求解在多点地震动激励作用下山区高墩非规则桥梁非线性反应时，它依然是比较实用的一种方法。
2.3桥梁抗震措施
2.3.1顺桥向连梁装置
一旦伸缩缝两侧相邻梁端的相对墩顶盖梁顺桥向位移过大，容易出现落梁的情况。为避免这种情况的发生，在各伸缩缝处相邻两梁端之间拟设置顺桥向连梁装置是最佳途径。这种装置的主要组成部分为配套螺帽、弹性橡胶垫块以及精轧螺纹钢筋。
2.3.2横向弹塑性挡块
在现有的桥梁抗震设计规范中，对桥梁构造细节的重视不够，因而给桥梁的后期的运行埋下了安全隐患。在进行抗震挡块施工时，必须把握施工、设计的尺度，使其达到标准。设计挡块的过程中，尤其要注意主梁与挡块刚度比值的范围。另外，对于不同跨径桥梁、不同的结构形式，采用的挡块结构、尺寸也是存在差异的。
2.3.3桥墩延性减震的运用
受强震作用力的影响，高墩桥梁的非线性特征较为突出。这时使用的计算方法已经无法适应桥梁结构稳定性的需求，远远超出了原有规范的范围。结合以上情况，可以选用一种考虑到各种非线性特征以及高桥墩的结构特性的分析方法，以提高高墩梁桥的抗震能力[3]。要将桥墩横向地震反应减弱到一定程度，同时要利用横向弹塑性挡块，以控制好各墩顶横向位移，保证高墩梁桥结构的稳固
3、结语
对于地震地区而言，山区高墩桥梁的建设质量直接影响灾后恢复工作的进度。一旦高墩的质量得不到保证，带来的危害是不可预估的。为减轻地震对高墩桥梁造成的破坏，最根本的措施就是在高墩桥梁设计时重视抗震设计。
参考文献：
[1]邵玉刚，马贤明.基于性能的桥梁抗震设计理论的探讨[J].山西建筑.2012（14）：112.
[2]姜群.现代城市桥梁抗震设计的若干问题[J].中国建设信息.2012（11）：45.
[3]王伟.现代桥梁抗震设计需关注的几个问题[J].科技信息.2011（17）：26.
论文作者:张涛
论文发表刊物:《基层建设》2016年10期
论文发表时间:2016/8/1
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