山君亮1 武晨光2 雷毓3
江苏徐州 空军勤务学院
【摘要】
地震作为主要的自然灾害类型，给各国都造成了严重经济损失，给人民的生产生活都带了非常大的影响，对我国的经济发展和生产发展也产生了重大影响，一旦发生就会造成极大的破坏。道路桥梁是抗震救灾的重要通道，必须具备较强的抗震性能，才能在灾害来临时，发挥自身的通行作用。本文以我国桥梁抗震设计为分析对象，进行研究，就桥梁抗震设计提出了一些对策和方法。
【关键词】桥梁抗震设计 减震设计 方法对策
受汶川地震启示，近年来，我国对道路和桥梁的抗震设计有了很多研究。为满足抗震要求，桥梁工程在最初设计时必须综合考虑当地的地质水文条件，将抗震性能作为衡量桥梁工程建设质量的重要指标。反之，若桥梁工程在方案设计与具体建设过程中忽视抗震性能，或是抗震性较弱，必然会导致桥梁难以抵抗地震灾害的损伤，发生坍塌或断裂。
一、桥梁抗震设计的几个原则
桥梁抗震结构在刚度、强度以及延性上有最佳的组合并能够满足抗震的目标便是合理的抗震设计。结构设计师为实现这一目标，要有足够的创造力及洞察力，设计出最为经济合理的抗震结构，不仅要深入了解跟地震相关的各种建筑因素，还应遵循一些基本的抗震设计原则：
1.一体化设计原则。桥梁的上部结构需是连续的，整体性好了，便可以有效的防止地震来临时结构构件的掉落，同时结构体系的整体性对于抗震结构发挥空间作用也是十分关键的。另外，抗震的结构设计体系还应规范，几何尺寸、刚度、质量等，无论是在平面还是在立面空间内，布置都应对称、均匀且规范。
2.桥梁选址科学的原则。场地的选择要保证场址是比较安全可靠的。选址场地的土质状况非常关键，尽量选择具有坚硬土质的场地，而不是软粘土质场地。因为当地震到来时，软粘土场地更容易发生地基失效的情况。
3.结构和构件的科学性原则。地震对桥梁造成破坏的主要原因，是由于地震时地面震动而引起了桥梁结构的结构振动。因此，进行结构设计时，尽可能少使地震产生的振动能量传到桥梁结构内部去，同时抗震结构及构建又具有较好的强度、刚度以及延性，便可以有效的防止结构受到破坏。桥梁抗震结构的刚性可以有效的控制结构的变形，而延性以及强度则决定了抗震结构的抗震能力。由于地震的反复振动会导致结构和构建的变形，从而减弱结构的强度以及刚度，因此，在进行抗震结构设计时还应该重视结构及构件的延性设计。
4.充分重视桥梁基座的原则。如果桥梁支座没有进行抗震设计,在地震力的作用下,必然会导致桥梁构造连接的不足，或者在进行桥梁支座施工时,没有按照实际情况配置合理的支座型式，没有采用质量合格的建筑材料,也会导致桥梁支座发生过大的位移和变形,甚至会造成支座的螺栓拔出、剪断等各种形式的破坏。
5.抗震设计的能力设计原则。强度安全度的差异性是能力设计的核心思想。即不同的建构与不同的破坏形式之间要确立不同的强度安全度。这样可以有效的防治地震来临时结构发生脆性破坏。通常情况下，我国普遍采用“强剪弱弯，强柱弱梁，强节点弱构件”的设计思想。
二、桥梁抗震设计的对策和常用方法
1.防止落桥的设计方法。防止落桥的设计方法主要有两种,一是AASHTO-LRFD颁布的桥梁设计规范;二是Calrtans桥梁设计规范。这里只介绍AASHTO-LRFD桥梁设计方法。首先,这种桥梁设计方法中的地震荷载是一种水平效应。通过弹性地震反应系数和上部结构等效重量之积,可以得到地震荷载的水平效应。
地震的反应系数公式为:
Cm=1.25ASTm3/4<2.5A=A9O.8十4Tm=3ASTm3/4
公式中,A表示的是加速度系数,A的确定是根据等震图进行的,等震图表示在设计寿命50年之内超过这个地震等级的概率为10%;S表示的是场地系数;Tm表示的是以秒为单位的第m模态的结构周期。通过地震的反应系数公式,可以采用四种地震分析方法对设计图进行合理设计,分别是均布荷载法、单模态谱法、多模态谱法和时程法。
2.减隔震技术。减隔震技术与之前所应用技术相比，最大优点就是有更好的控制力。能够把地震的能量分散开来，不至于对桥梁造成大的伤害。因此，我们建议在建造桥梁时应用减隔震技术。地震会使桥梁出现位移等情况，虽然这种问题可以修复，不算大伤害，但也有一定的危险。所以，在安装减隔震设备之前，要经过准确的计算，保证每一个构件都在自己的合理范围内，不会出现位移。近年来，我们国家的科技快速发展，减隔震技术已被广泛应用在桥梁设计中，保证桥梁交通路线可以正常运行。
减隔震技术有一定的适用条件，并不是可以应用在所有条件下，只有条件合适，才能发挥最佳效果。例如，施工现场的土质比较松软，这个时候就不建议使用减隔震技术，容易出现共振的情况。针对该问题，需要在应用技术之前，分析情况，选择最佳的技术方案，达到减震效果。主要考虑结构和场地是否适合采取减隔震技术。
3.桥梁结构延性的抗震设计。目前在对桥梁结构的延性进行抗震验算时采用的破坏准则主要有以下几种:变形破坏准则、能量破坏准则，强度破坏准则、用最大变形和滞回耗能来表达的双重指标破坏准则等几种准则。桥梁结构延性的破坏机理可以总结为:当不完全进入塑性形变之前就已经出现了某种程度的塑性变形，这样消耗的能量便成为了有效粘滞阻尼的一部分;当进入完全的塑性形变时，抗震结构产生单方向的塑性漂移并沿其方向发展直至结构倒塌。因此若要保证在塑性形变的阶段结构不被破坏甚至倒塌，首要就要确保结构有足够的耗能能力。
4.拱桥抗震性能的设计。设计工作者应紧密结合拱桥自身所具有的特征。与其他类型的桥梁相比，拱桥对于支座的水平位移具有较强的敏感性，若桥梁两边的桥台产生了不一致的激振，即会引发桥梁结构较严重的伪静力反应。所以，位于地震多发区域的拱桥桥墩基础必须建设在同一个场地之内，以在最大程度上实现各个桥梁支座的同步激振。
5.特殊地理位置桥梁的抗震设计。对位于地震带上的桥梁进行抗震性能设计，则必须设置具有相等的跨度大小且每个跨度内桥墩具有一致的刚度。如果桥梁结构的跨度分布不均匀，各个桥墩的刚度值也不相同，则必然会使得桥梁结构的重心偏移，在地震灾害中极易被损伤。若不同的桥墩具有差距较大的高度，此时，设计人员应适当地调整桥墩顶部位置的支座大小，并使用套筒方法来维持各个桥墩的刚度一致。需注意的是，地震带上的桥梁结构跨度应保持在合适的范围内，切忌不能过长，若跨度过长会增大桥墩的轴向力，反而减少了其应具有的延性力。
结束语
通过以上论述，我们对现代公路桥梁的抗震设计的原则进行了阐述和分析，并就桥梁如何才能拥有更好的抗震效果进行了探讨，提出了一些设计的对策和方法，仅供读者参考。只有做好了公路桥梁的抗震设计，使用者的安全才能得到更好保证，桥梁行业的建设与发展才会取得更加辉煌成绩。
参考文献
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