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摘要：随着我国社会经济的不断发展，我国公路工程建设规模逐渐扩大。公路桥梁作为公路交通运输的一个重要组成部分，其设计的好坏不但关系到公路桥梁的安全、稳定运行，还会对国家的基础设施建设造成重大影响，本文主要对现阶段公路桥梁设计及其提高抗震能力的措施进行探讨。
关键词：公路桥梁；抗震设计
引言
我国位于环太平洋地震带与欧亚地震带两大世界地震带之间，受太平洋板块、印度板块和菲律宾海板块的挤压，地震断裂带十分活跃。地震的发生严重危害了人们的生命财产安全，在后期救援工作中，公路运输起到了重要的作用。公路桥梁是公路工程的重要组成部分，也是公路交通网的重要节点。发生地震时，桥梁比较容易受到损坏，造成公路不畅通，严重阻碍了抗震救灾工作的进行，给国家和人们造成了严重的灾害和损失。
1公路桥梁设计的基本原则
1.1耐久性的要求
通常，公路桥梁在建造和使用过程中，不仅由于建造公路桥梁采用的材料性能会逐渐的退化，同时也会承受车辆、风、地震、超载以及人为因素等外来作用的影响，进而造成公路桥梁结构受到不同程度的损伤。因此，公路桥梁必须具有其耐久性，才能满足长期的使用要求。
1.2安全性的要求
通常，公路桥梁的安全不仅包括公路桥梁上的行人与过往车辆的安全，同时也包括公路桥梁本身的安全。因此，在公路桥梁的设计工作中最基本的要求就是投入运用年限内，能承受各种自然情况和荷载作用，并保持一定的安全性。
1.3适用性的要求
对于公路桥梁适用性的要求主要包括：确保行人、行车的安全、行车舒畅；公路桥梁不仅可以符合当前需要，也可以满足未来的发展；对于那些跨越河流或者线路的桥梁，则不能妨碍河流的通航或者线路的正常交通等等。
2公路桥梁结构震害及其原因
2.1桥梁上部结构的震害
这类震害，根据其产生原因一般可以分为移位震害和结构震害，其中移位震害的比较常见，一般容易出现在设有伸缩缝的位置，其主要表现为上部结构的横向移位、纵向移位以及扭转。当上部结构的移位超过了台、墩等的支撑面时就容易会产生严重的落粱震害，其原因是由于墩台的支承宽度不够或限位构造不牢导致，在地震力的影响下，使得梁与墩台之间产生相对位移，移位较大时就容易出现落梁现象。
2.2桥梁墩柱的震害
桥墩是桥梁结构最重要的承重构件，在地震中，桥墩一旦被破坏，会导致落梁或桥梁整梯坍塌。桥梁墩柱的震害主要表现为：桥墩的沉降、倾斜、移位；墩体开裂、剪断现象；钢筋混凝土受压崩裂、弯曲等。例如，汶川地震中，由于百花大桥桥墩抗弯能力不足，导致墩底保护混凝土的剥落。桥梁下部结构出现问题，主要是因为在桥梁设计和施工时，未考虑其抗震功能，或对墩柱强度和变形性考虑不足，不能承受大强度的地震力。
2.3地基基础的震害
这类震害通常是受到地震力的影响，地基很容易受到破坏，主要是指地震作用下因砂土液化、不均匀沉降及稳定性不够等因素导致的地层水平滑移、下沉、断裂，而地基的破坏一般都会导致基础的破坏，主要表现为基础的移位、倾斜、下沉、折断和塑性铰破坏。
2.4附属工程的震害
这类震害，通常发生在桥梁的主梁与下部墩柱以及桥台连接处都是最为脆弱的部位。在受到地震力的影响下，如果附属工程没有一定的限位承受力就容易产生震害现象，其主要表现为挡块碰撞破坏、伸缩缝拉断、支座脱离主梁、台胸墙剪断等。
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3公路桥梁设计中抗震设计优化研究
3.1抗震概念设计
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。
3.2桥梁上部结构的抗震设计
加强公路桥梁的上部结构的抗震设计，其主要目的是通过提高桥梁上部结构的整体性，来对桥梁上部结构发生的位移进行限制，以提高其抗震性能。因此，在桥梁上部结构的抗震设计中，为了减少了桥梁的伸缩缝，并降低桥梁因桥跨分离而发生位移的风险，甚至引发落梁事故，因此对于主梁的设计可以用连续梁来代替简支梁。倘若由于施工条件的影响必选用多跨简支梁时，那么就可以将其设计成为先简支后连续、结构连续的构造，并采用连续性的桥面，进而加强梁间的纵向与横向的联系。
3.3桥梁下部结构抗震设计优化
随着科技的发展，公路桥梁墩柱形式更倾向于轻盈美观、经济实用。国内的桥墩的主要形式有圆柱形、花瓶墩形和方形等。针对桥墩抗震设计研究主要有2种设计理念：（1）塑形强化设计；（2）依靠减隔震体系进行耗能，采用减隔震支座，依靠支座变形耗散地震能量，下部结构按照弹性理论进行设计。经研究发现，在地震强度不同的区域采用不同的设计理念是较为经济合理的方式。高厚比较小的墩柱，在低度抗震设防烈度区域，建议采用刚性设计理念，即塑形强化；对于高度抗震区域，桥墩设计需要采用减隔震措施进行抗震耗能设计。对于高厚比较大的桥墩，建议直接采用延性设计理念。此外，桥梁支座的选择也非常重要，要根据实际情况、注意水平受力的分担，选择合适的支座类型。总体来说，抗震设计要遵循均衡的原则，结合上部结构，经济实用等具体情况，对墩柱、支座优化选择。
3.4采用隔震支座和阻尼器相结合的系统
利用增加公路桥梁结构的柔性和阻尼来降低桥梁的地震反应带来的影响，是当前抗震设计中应用广泛的手段。隔震支座法能够有效的加强桥梁的抗震性能，同时增加对地震力的阻尼也能够有效的提升桥梁抗震性能，将二者结合起来，抗震性能会加倍。隔震支座和阻尼器可以在地震的作用下，加强桥墩的弹塑性变形从而耗散地震能量，从而有效的降低桥梁墩、台所受的水平地震力带来的影响，达到提高了桥梁结构的抗震性能的目的。
3.5引进新型桥梁的抗震设计方法
在以往的桥梁结构抗震设计中，我们主要采用提高结构强度和增强结构延性的方法来保障桥梁结构抗震能力。但是这种方法在实际应用中有一定的局限性，由于地震的影响力与桥梁的抗震能力都是未知的，因此，当地震发生时，桥梁依然受到了损害。所以，引进新型的桥梁抗震设计法势在必行。现阶段，在桥梁结构设计中我们开始采用型钢混凝土结构，这种型钢混凝土结构具有承载能力强、抗剪能力强、延性强的特点，因此，逐渐被广泛应用。
3.6采用桥梁延性控制法
桥梁结构抗震性能设计中桥梁的延性减震也是十分普遍的方法，其主要做法是加强桥墩某些部位的延性，让这些部位在地震作用下依然能够形成稳定延性塑性铰，进而产生弹塑性变形来延长结构周期，达到分散地震的能量的目的。
3.7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。
结语
总之，公路桥梁作为我国经济建设发展的生命线，与人们的生活息息相关并发挥着重要的作用。随着我国经济的发展和综合国力的增强，人们对公路桥梁建设提出了更高的要求。如何进一步提高公路桥梁的各项功能和桥梁抗震构造措施改进和成为了当前我们参建部门需要认真探讨的课题。
参考文献：
[1]鲁明．浅谈现代城市道路设计理念［J］．黑龙江交通科技，2015，（11）.
[2]范一.关于公路危桥加固方案的分析[J].赤子，2015（3）：280.
论文作者:孙远岭1,张文宇2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第23期
论文发表时间:2018/9/12
标签：桥梁论文; 公路论文; 结构论文; 桥墩论文; 支座论文; 延性论文; 塑性论文; 《基层建设》2018年第23期论文;