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分析抗震设计在桥梁工程中的重要性

发表时间：2021/4/12 来源：《基层建设》2020年第32期作者：唐发明

[导读] 摘要：近些年地震频发，而尤其在2008年汶川大地震后，抗震设计在桥梁工程中的重要性引起了极大的重视，桥梁工程作为交通工程中非常重要的组成部分，优化桥梁抗震设计又显得尤为重要。

        中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司四川成都 610031
        摘要：近些年地震频发，而尤其在2008年汶川大地震后，抗震设计在桥梁工程中的重要性引起了极大的重视，桥梁工程作为交通工程中非常重要的组成部分，优化桥梁抗震设计又显得尤为重要。故为了减小桥梁在地震时受到的损害，我们在桥梁设计时在理念上需坚持抗震设计的思路，再在方法上去不断的去创新。
        关键词：桥梁工程；抗震设计；技术应用
        时代在进步，同时有关工程方面的设计理念也在革新，工程建设行业也需要紧跟时代的步伐，在施工和设计方面的相关技术也需与时俱进、不断创新。本文从桥梁设计中来探讨近些年越来越引起重视的桥梁抗震方面的技术。
        一、桥梁设计的现状
        现在对交通项目建设的自身质量要求越来越严格，故在工程建设这块的进步空间是非常大的。但是，桥梁工程的设计在应用新技术方面还没有达到较好的预期，故在已建、在建和即将建设的桥梁中，还没有按照新的建设思路、新的设计方法来完善工程方面的质量，故桥梁工程的现状还存在一些或多或少的问题，这些问题中在有关桥梁抗震方面问题显得尤为突出。根据调查发现，大部分的现状桥梁在设计中没有考虑桥梁抗震的先进思路。而地震对桥梁结构造成的不利后果却是非常大的，故有关桥梁抗震方面的设计在未来还是有较大的进步空间。
        二、地震对桥梁结构的灾害分析
        根据大量的调查发现，采用板式橡胶支座的桥梁，混泥土挡块在地震中的破坏，可以有效减小桥梁下部结构所受的地震力，但对于这样类型的桥梁抗震设计的关键是怎样采用合理的梁体限位装置、设置足够的梁墩合理的搭接长度控制梁体的位移，在不发生落梁的范围又不增加墩柱地震力。在高烈度地震区尽可能采用整体性和规则性较好的桥梁结构，结构的布置要力求几何尺寸、质量和刚度均匀、对称、规则，避免突然变化。从几何线性上看，尽量选用直线桥梁。选择合理的连接形式，对桥梁的抗震性能十分重要，对于高墩桥梁，建议采用上部结构与下部结构有选择性的刚性连接；对于矮墩桥梁，上部结构和下部结构连接建议采用支座连接方式，并合理设置梁和墩的搭接长度。
        三、抗震设计的策略
        （一）延性设计
        桥梁体系中设置延性构件，桥梁在E2地震作用，延性构件进入塑性状态进行耗能，同时可以减小结构刚度，增大结构周期，达到减小地震动响应的目的。采用柔性支撑延长结构周期，以减小结构地震反应；采用阻尼器装置耗散能量，限制结构位移；保证结构在正常使用荷载作用下具有足够的刚度。经分析在满足如下的条件中使用减隔震技术：1、上部结构连续，下部结构刚度较大，结构基本震动周期较短；2、桥梁下部结构高度变化不规则，刚度分配不均匀；3、场地条件较好，预期地面运动特性具有较高的卓越频率。不宜采用减隔震技术有：1、地震小，场地可能失效；2、下部结构的刚度小，桥梁的基本周期较长；3、位于软弱场地，延长周期可能引起地基和桥梁共振；4、支座中可能出现负反力。
        （二）加强结构计算
        E2地震作用下减隔震装置进入弹塑性工作，桥梁结构其他部件基本在弹性范围内工作。

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对于橡胶性减隔震装置，在E1地震作用下产生的剪切应变小于100%，在E2地震作用下产生的剪切应变应小于250%，并验算其稳定性。非橡胶性减隔震装置，应根据具体的产品指标进行验算。应对减隔震装置在正常使用条件下的性能进行验算。计算减隔震桥梁地震效应时，宜取全桥模型进行分析，并考虑伸缩装置、桩土相互作用等因素。减隔震桥梁抗震分析可采用反应谱法、动力时程法和功率谱法，一般情况下，宜采用非线性动力时程分析方法。
        （三）完善设计理念
        抗震设计对于桥梁结构的设计会产生很大的影响，为了桥梁结构在使用状态下达到较好的工作状态，需要在设计理念等方面进一步完善，从不同的角度来思考、探究，懂得提高抗震设计的综合效用。桥梁的整体结构在受到地震作用的过程中，在变形的大小上必须根据计算结果做出合理的控制。另外，抗震设计也不能单纯的按照计算公式来完成，这样有可能会造单纯的成理论化的结果，所以在地震造成的影响上，需要通过模拟分析的方式，分析桥梁结构所能够承受的最大地震等级，以及地震造成的破坏和影响结果，也需要提前做出应对方案。
        四、抗震设计的注意事项
        尽可能将桥轴线设计成直线，曲线桥梁结构地震反应更复杂。尽可能使桥台和桥墩与桥轴线垂直，斜交会引起转动响应从而增大桥梁结构的位移。
        尽量少用伸缩缝，将桥面做成连续的，简支梁在地震作用下容易造成上部结构的落梁。
        基础尽可能的建在岩石或者坚硬冲积土上，软土或者沙土容易放大结构的位移响应，且软土有震陷、饱和沙土有等地质地震灾害。
        沿纵横桥向的桥墩刚度尽可能的一致，刚度如果变化太大，地震时，刚性较大的桥墩容易产生破坏。
        能用小跨径尽可能的不用大跨径，地震作用下，大跨径桥梁的墩柱轴力较大，使得墩柱的延性能力降低。
        塑性铰应设计在墩柱上，易于观察和修复；不应设计在盖梁、主梁、水中或地下的桩顶处，不便于观察和修复。
        总结
        现在的桥梁设计中抗震设计已经成为了桥梁设计项目中必不可少的组成部分，同时在国内的规范、标准上有相应明确的要求。抗震设计的落实必须站在不同的角度来思考、探讨，观察抗震设计的具体应用效果，而且在桥梁设计的过程中，需要提高抗震设计的综合效果。
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        [4]段继祖.分析桥梁设计中抗震设计的重要性[J].黑龙江交通科技，2020，43（4）：115-116.