摘要：随着公路桥梁建设的深入发展，传统的设计方式已经无法满足公路桥梁安全性和稳定性的根本要求，因此，必须在传统公路桥梁设计的基础上，加入抗震优化设计，从而全面提升桥梁的抗震性能，提升公路桥梁的设计质量，使其能够满足公路桥梁的使用需求。
关键词：公路桥梁抗震设计；抗震设计优化；研究
引言：
在进行公路桥梁抗震设计及其优化研究时，首先要找到公路桥梁结构震害的主要原因，并根据这些原因制定有效的解决措施，从而使设计人员能够明晰抗震优化的重点与要点，根据现阶段公路桥梁建设的实际情况和具体要求进行公路桥梁的抗震优化设计，达到提升公路桥梁设计的稳定性与安全性的根本目的，促进我国公路桥梁设计行业的深入发展。
一、公路桥梁结构震害的主要原因
（一）桥梁上部结构震害的原因
公路桥梁上部结构震害主要有两种形式，一是移位震害，二是结构震害。其中，较为常见的震害形式为移位震害。所谓的移位震害就是在地震发生的过程中，梁式桥会因为地震的影响发生较大的位移，同时在伸缩缝处出现梁体横移或者纵向位移以及扭转的情况。地震的作用力会导致桥梁发生形变，同时会使梁体的连接节点处发生损坏，从而导致梁体之间发生相互撞击，使桥梁产生形变的情况。一般情况下，移位震害表现在桥梁上为梁体隆起。从另一方面来说，一旦上部结构超过墩台的支撑面时，就会导致桥梁的位移幅度提升，从而发生落梁震害。发生这种情况的主要原因在于对梁体支撑力度不足，难以对桥梁构件产生有效的束缚作用，从而导致地震灾害发生时，梁体与下部结构发生相对位移，从而导致落梁的情况[1]。
（二）桥梁下部结构震害的主要原因
桥梁下部一般是由承重构件组成，当地震灾害发生时，一旦桥梁下部的承重构件被地震作用力破坏，就会导致桥梁主体断裂或者坍塌的情况。桥梁下部结构震害表现为桥墩处发生沉降位移或者倾斜的现象；桥梁的墩柱开裂并伴随着剪断现象；钢筋混凝土结构被地震作用力破坏，发生弯曲或者崩裂的现象。这些震害发生的主要原因在于公路桥梁在进行设计时，对于抗震优化措施缺乏明确的认识，对桥梁下部结构的抗震能力考虑不足，对于桥墩的抗震强度和变形情况考虑不够周全，导致桥梁下部结构难以承受实际的地震作用力[2]。
（三）缺乏有效的组织机构
对于公路桥梁的设计而言，一旦缺乏有效的组织机构进行设计与施工过程的衔接，就会导致整个施工过程难以得到全面的技术保障。在当前我国现行的相关标准与规范中，只对公路施工管理方面有着明确的约束，然而对于组织机构设计，组织机构管理却缺乏有效的政策管控。这也导致公路桥梁的建设行业存在着组织机构不明，使公路桥梁设计难以与施工过程进行有效的衔接，无法为桥梁结构加固以及公路桥梁抗震设计奠定更加坚实的基础。
二、公路桥梁的抗震优化措施
（一）提升桥梁材料的抗震能力
对于公路桥梁工程而言，其抗震能力与所使用材料的抗震能力息息相关。在传统的公路桥梁设计中，往往采用钢筋混凝土的结构形式进行设计，而钢筋混凝土本身重力较大，这会导致大跨度的公路桥梁抗震性能下降，同时钢筋混凝土的抗裂能力也难以满足公路桥梁的抗震需求。这就需要公路桥梁的设计人员在进行设计时，能够探究出更加符合抗震要求的材料。目前，应用型钢的抗震设计或者预应力混凝土的设计应用在公路桥梁的建设行业中得到了广泛的关注，型钢混凝土的承载能力较强，而且延性和抗剪性能较高，能够全面改善公路桥梁在地震中的形态变化，进而达到提升公路桥梁抗震性能的根本目的。预应力混凝土的施工较为简便，传力形式简单明确，同时能够适应多种施工环境，使公路桥梁的主体结构内力分配更加均匀，能够提升公路桥梁30%以上的抗震性能，防止桥梁因为地震的作用造成开裂 [3]。
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（二）对地震反应谱的深入分析
在进行公路桥梁设计时，必须考虑建设地点地震灾害发生的形式、强度及其他性质，从而使整个抗震优化措施更有针对性。这就需要工程设计人员对于地震反应谱进行深入的研读和分析，从而提出有效的抗震设计方案。所谓的地震反应谱，也就是人们对于不同地点发生的地震情况进行搜集，将不同时间下建筑物对于地震的多方面反应参数进行记录并绘制成的曲线图形。通过对于地震反应谱的深入分析，设计人员能够明确桥梁建设地点的实际条件以及发生地震的主要性质，从而使抗震设计更符合实际情况。
（三）桥梁上部结构的抗震设计
对于桥梁上部结构而言，落梁震害是最常见的震害，而通过提升桥梁上部结构的整体性能够达到限制梁位移的效果，进而提升桥梁上部结构整体抗震能力。在设计过程中，可以在结构的连接处选择锚栓设计，对于锚栓要有一定的强度要求，同时要对两端到墩台的边距以及挂梁到悬臂的搭接长度进行合理设计，使其能够满足抗震的需求。如果桥梁整体的跨度较大，那么在设计过程中，要减少伸缩缝的设计，使用连续梁的设计形式来代替简支梁，从而提升桥梁上部结构的整体性和连贯性，全面提升公路桥梁的抗震能力[4]。除此之外可以采用提升公路桥梁结构的柔性和阻尼来降低地震对于桥梁造成的不良影响。隔震支座法是当前较为有效的抗震设计，能够加强桥墩的弹塑性变形进而达到耗散地震能量的作用，提升桥梁结构的抗震性能。
（四）伸缩缝的全面加固
在地震灾害发生时，公路桥梁的各个构件会产生不同形式的相对移动，如果地震灾害的强度较高，甚至会发生框架铰连接分离的情况，从而引发落梁震害的发生。这就要求在设计中，能够对伸缩缝进行有效的加固处理，使其能够满足桥梁变形的基本要求。一般来说，可以采用墩帽加宽和缆索加固的形式来进行加固。除此之外，也可以在桥梁伸缩缝的各个方位加入限位器设计，使限位器能够与支座进行连接，从而减少伸缩缝处发生的相对位移。随着时代的发展及科技的进步，越来越多的先进工艺被应用到公路桥梁设计中，其中记忆性合金限位器就是一种有效的先进技术，其本身具有较强的承载能力，同时对于地震灾害发生时，桥梁内部发生相对位移的情况也有着较强的控制作用。
（五）非线性静力分析
非线性静力分析是当前公路桥梁设计人员需要掌握的分析技能，通过非线性静力分析，能够得到结构的最大承载能力以及荷载的极限值，从而为公路桥梁的抗震设计提供坚实的基础。非线性静力分析在近几年得到了大力的推广与应用，通过将非线性静力分析中的结构性能曲线和地震弹塑性分析曲线进行结合，如果二者之中存在交点，则说明结构设计能够符合抗震的需求，而如果两个曲线之间不存在交点，就说明结构本身的抗震能力不足，需要进行加强设计。设计人员能够通过非线性静力分析的曲线判断出公路桥梁设计中存在的问题，进而有针对性的进行加强设计，全面提升桥梁的承载能力与抗震能力。
三、结束语
综上所述，公路桥梁抗震设计的优化能够全面提升公路桥梁的抗震能力和承载能力，进而使公路桥梁的使用更加安全。本文从现阶段公路桥梁容易发生震害的主要原因入手，深入分析了提升桥梁使用材料的抗震能力、地震反应谱的优化、桥梁上部结构的抗震设计、伸缩缝的全面加固、非线性静力分析等行之有效的公路桥梁抗震优化措施，从而使公路桥梁的设计人员能够清楚抗震设计的重点，提升公路桥梁设计的安全性与稳定性。
参考文献：
[1]邓茜茜，赖瑾林.中小跨径公路桥梁抗震设计理念与方法[J].黑龙江交通科技，2018，41（12）：248-249.
[2]郭凯斌，温泉.提高公路桥梁抗震能力的措施[J].交通世界，2018（32）：126-127.
[3]钟佩轩.中小跨径公路桥梁抗震设计理念及方法[J].西部交通科技，2018（10）：130-132.
[4]张玲，吴中乾.现阶段公路桥梁设计及其抗震优化研究[J].房地产导刊，2018，（27）：88.
论文作者:刘小伟1,马彪2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/19
标签：桥梁论文; 公路论文; 结构论文; 发生论文; 能力论文; 静力论文; 伸缩缝论文; 《基层建设》2019年第6期论文;