桥梁结构抗震性和耐久性设计探析--中国期刊网

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桥梁结构抗震性和耐久性设计探析

发表时间：2020/12/17 来源：《基层建设》2020年第24期作者：张勇1 寇娇芝2

[导读] 摘要：随着科学技术的不断创新和进步，在桥梁工程方面，无论是设计、制造材料，还是后期的施工都有了突破性的进展，建造桥梁的水平也迅速提高。

        1陕西金昶公路工程设计咨询有限公司陕西西安 710075；
        2陕西秦泰工程勘察设计有限公司陕西西安 710075
        摘要：随着科学技术的不断创新和进步，在桥梁工程方面，无论是设计、制造材料，还是后期的施工都有了突破性的进展，建造桥梁的水平也迅速提高。但是桥梁的抗震设计以及抗震措施还存在很多的不足有待完善，这也是桥梁方面的专业人士一直以来都在研究和改进的问题。
        关键词：桥梁结构；抗震性；耐久性设计
        引言
        近年来，部分桥梁结构变形开裂等病害及地震等自然灾害越来越严重，严重威胁了人们的人身财产安全。为确保桥梁使用的安全性，需在设计过程中加强对桥梁安全性与耐久性的重视，最大程度上降低桥梁病害，以保障桥梁使用的安全性与稳定性。
        1桥梁结构的一般构造和类型
        桥身、桥面以及重要的连接结构共同构成桥梁的上部结构，基础、桥墩、桥台以及支座共同构成桥梁的下部结构，这些结构各自承载着不同的功能，共同作用支撑整座桥梁的正常形态。桥墩的主要破坏类型大致分两种：一种是弯曲破坏，这种破坏会造成塑性变形和刚度的下降，这样的变形从一定程度上来说可以减轻地震的破坏，通常情况下不会造成桥梁的坍塌；另一种是剪切破坏，这种破坏会更加严重，是造成桥梁破坏的主要形式，也是比较常见的桥墩破坏形式。
        2减隔震技术在桥梁结构设计中的应用要点
        2.1明确应用原则
        为了能够保证桥梁结构设计中能够合理的应用减震隔技术，使得桥梁结构的设计达到经济性的要求，应该明确的规定一些减隔震技术应用原则，主要如下所示：其一，抗震原则。减隔震技术的主要目标就是要有效的预防地震对于桥梁结构所产生的不良影响，因此，在应用的过程中，应该保证抗震设计性能合格，要达到“小震不坏、中震可修，大震不倒”的要求，从而可以保证桥梁运行的安全性达标。其二，桥梁结构设计优化原则。其三，桥梁结构的减隔震设计环节，应该选择符合要求的施工技术，同时还应该保证其结构力学性能合格，满足正常的应用标准。现代化的桥梁设计有着非常高的要求，且其中涉及到的专业知识比较多，结构力学就是非常重要的一个部分，也是提升减隔震效果的关键性技术，所以需要合理的设计和计算，保证其结构受力符合要求，提升整体桥梁的结构性能，达到正常运行的需要。
        2.2做好实地考察
        减隔震技术的应用，并不能能够适应所有条件之下的桥梁设计方案，因此，在桥梁设计人员确定设计方案的过程中，应该深入到现场进行全面的考察和分析，了解现场的地质条件，比如桥梁施工地点的土质硬度、地基的稳定性、桥梁结构周期延长是否会存在共振等问题。在深入的了解这些现场的实际情况和影响问题之后，就能够确定减隔震技术是否可以应用到桥梁设计中，是否能够取得应有的效果。此外，在桥梁施工现场的全面勘察之后，还要综合分析减隔震技术的实用性是否合格。只要是发现桥梁的结构设计中，可以有效的应用减隔震技术，此时就要进行计算和分析，以确定减隔震技术应用到桥梁结构设计中所可能产生的预期效果，在符合全部的应用条件之后才能进行桥梁结构设计。这些工作全部按照要求开始之后，就能够保证桥梁结构的抗震性能达标，保证桥梁运行更加的安全和稳定。
        2.3精选减隔震设备
        减隔震设备的合理选择与使用，要在充分的考虑到桥梁结构形式、抗震性能标准、地质条件等因素之下，明确抗震性能是否能够达到规定的使用标准要求，从而可以有效的防止由于减隔震选择不合理而造成桥梁工程的安全性无法保证。此外，减隔震设备的选择需要符合操作简单方便、安全性高、经济效益好等原则。根据目前的桥梁桥梁工程实际情况分析，最为常见的减隔震设备具体包含如下几种形式。（1）粘滞阻尼器。这种减隔震设备属于能耗性的设备，就是利用设备中的活塞开展前后运动所形成的压力差，然后在该压力差的作用之下能够使得粘滞流体直接进入到节流孔中，而此时的减震系统会产生较大的能耗与阻尼力。

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地震发生之后，会给桥梁产生比较大的地震作用力，此时的桥梁会存在比较大的变形速度，直接导致阻尼器随着地震变形而发生变化，进而可以有效的避免地震作用之下造成桥梁结构的严重变形。如果在桥梁结构设计的过程中，选择使用粘滞阻尼器的结构形式，设计人员应该尽量的将给设备布置到桥梁边墩的中部位置上，主要是安装到整个桥梁的中间位置上，或者也可以将其安装到辅助墩与加劲梁的中间位置上。为了能够全面的提升该结构的应用实际效果，保证减隔震设备能够发挥出其应有的作用，可以提升结构的抗震效果，设计人员要全面的进行各项技术参数的设计和计算，以保证整体结构的性能满足使用的需要。（2）摆式滑动摩擦支座。为了能够全面的提高桥梁结构的抗震性能、可靠性和安全性，设计人员应该充分的考虑到工程的设计设计情况，选择合适的摆式滑动摩擦支座结构。从实际情况出发，在桥梁工程的设计过程中，将钟摆和滑动支座形式有效的结合到一起，就能够组合成为一套完整的隔震装置，从而可以提升其抗震效果。对于当前这种减隔震设备来说，其主要包含了两个曲面的结构，在地震作用之下的桥梁工程，可以通过使用摩擦作用来有效的预防地震所产生的不利影响，因此能够同构桥梁结构的自重可以实现复位，保证其结构不会受到地震作用而发生损坏。此外，因为地震的影响之下会出现桥梁结构变形严重的问题，导致桥梁结构发生比较大的位移。
        3桥梁结构抗震性与耐久性设计
        3.1抗震性设计
        进行桥梁设计时，需选择良好的抗震减震策略，其原理在于适度延长桥梁结构自震周期，促使其在地震力的影响下，适度减少结构内力，增大桥梁结构的阻尼，提升延展性，以抵消地震作用力，实现减震抗震。在上部结构与下部结构位移允许范围内，桥梁支承体系可以选择柔性支承与减震支座等相关策略，以实现桥梁结构减震抗震处理。（1）布设桥孔。根据工程所在地的实际情况，本项目中桥梁结构的桥跨数量设计主要选择27-32m的孔跨布置，通过多桥墩同时分摊地震水平作用力。布设孔跨时，尽量遵守对称原则与均匀原则，等跨度布设桥跨，促使桥梁均匀受力，从而保证桥梁结构的稳定性。（2）上部结构。布设简支梁与墩台边缘时，需注意应保留既定间距。设计桥台台身时，可以合理增加桥台台身混凝土强度与厚度，选择橡胶垫板与梁部结构进行搭接，以此缓冲。加强对承重结构设计的重视，计算承载力时，根据极限状态选择最不利受力截面进行设计，促使上部结构具备充足的抗变形能力。（3）下部结构。进行下部结构设计时，应充分考虑桥墩与桥台的承载力及其抗变形能力，以提高其抗震能力。桥墩和桥台的结构计算与设计要求相符时，在桥墩盖梁间合理设置抗震挡板，提高结构在地震荷载作用下的稳定性与安全性。同时还可提升桥墩柱与基础特定受力范围的配筋率，以强化桥梁结构的抗变形能力，进而提高结构整体安全性与抗震性。在布设桥梁桩基与桥墩箍筋时，可针对箍筋采取一定的加密措施。
        3.2耐久性设计
        （1）上部结构。根据桥梁结构所在区域的气候条件，以最大降雨量与蒸发量为基础，合理布置纵向与横向双向排水坡。其中，横向排水的泄水管位置与数量，需以径流面积为基础加以计算分析，严格控制泄水管道间隔在4-5m。由于上部结构的边板悬臂，需科学布设相应滴水槽，并确保排水管出口位置的科学合理性，不能与混凝土构件表层相接近。预应力筋的锚固端需采取一定的防锈策略，确保封端混凝土的良好性能，且需具备良好抗裂性。为防止桥面刚性防水层承受活载荷作用。（2）下部结构。下部结构的耐久性设计需根据实际要求与情况，科学提升桥梁结构混凝土标号。在桥梁耐久性设计过程中，如果出现盐渍土路段，土层与水源会在一定程度腐蚀桥梁基础结构，所以，选择结构材料时应以抗硫酸盐水泥为主，根据环境类型，科学构建基础混凝土保护层，全面做好防腐控制。
        结语
        综上所述，桥梁结构抗震性与耐久性设计是桥梁结构设计的关键环节，不仅可强化桥梁施工的合理性，还可提升桥梁的使用安全性，延长使用寿命，强化桥梁承载能力。所以，对桥梁结构的抗震性和耐久性设计进行深入研究具有十分重要的意义，需要高度重视。
        参考文献：
        ［1］吴桂安．减隔震技术在桥梁结构设计中的应用分析［J］．黑龙江交通科技，2020，（11）：101－101．
        ［2］李晓光．桥梁结构设计中减隔震技术应用研究［J］．江苏科技信息，2020，35（24）：57－59．
        ［3］罗春鹏．桥梁结构设计中减隔震技术应用研究［J］．建筑工程技术与设计，2019，（2）：3422．