中交公路规划设计院
摘要：桥梁通常是作为道路交通的核心项目而建的，一旦损坏或塌陷，就会直接麻痹所在线路，其重要性不言而喻。如何使桥梁正常履行其工程职能，特别是其承受极端条件的能力，是桥梁设计者应考虑的最重要问题。地震是常见的自然灾害之一，对工程师来说也是不利条件。地震是突然发生的，其特征是强大的破坏力和广泛的破坏面积。没有目标设计，桥梁将无法承受灾难的破坏，并可能失去其使用能力。基于此，本文就桥梁结构抗震设计与设防措施进行详细探究。
关键词：桥梁结构；抗震设计；设防措施
1 引言
近年来，我国社会经济快速发展，桥梁工程的建设速度也不断加快。桥梁的抗震设计也成为一个重要的话题，尤其是处于地震带的区域，更要在桥梁工程的设计时考虑好抗震设计，确保桥梁在使用过程中的安全性与可靠性，满足我国社会经济的发展需求。为此，对桥梁结构抗震设计的探析具有重要意义。
2 概述
2.1 桥梁结构分类及特点
桥梁结构主要可以分为五大基本类型，及枕式桥梁结构、斜度桥梁结构、弧形桥梁结构、脊背式桥梁结构、扰流桥梁结构。枕式桥梁结构和斜度桥梁结构在外形相类似，在坡度上有所区别，主要用于大跨度的建筑中，相对于传统设施有着更可靠的优点。脊背式桥梁结构顾名思义其截断面类似于书本，整个外观平整光滑，在出厂时一次压膜成型，更具有整体性，对于较少震动缓解撞击更有优势，由于脊背式桥梁结构外形美观一次成型，在撤气或撤水的时候会完全扁平，减少了低流干扰，有助于提升抗震设计水平。桥梁的设计应使其能够以足够的结构安全抵抗地震期间产生的地震力。为实现这一目标，应考虑一些基本原则。为了提高整个桥梁体系的延性，应保证以地震作用为主的整个结构构件的动强度和延性。
2.2 桥梁结构发展
我国目前的桥梁结构数量已建成的已有很多，按照我国的桥梁工程的实际情况并在多年的建设经验总结，已经形成了具有中国特色的桥梁结构体系，但是通常都是以小型为主，真正的多跨大型公路桥梁结构还屈指可数，大型多跨桥梁结构在实际应用中有很多地方可以使用，也是未来桥梁工程抗震设计的重要发展趋势，随着科技的发展与技术的不断完善，大型多跨桥梁结构的需求量也在不断增加，由于其跨越度大、跨数多等特点，导致了在设计其工程布置形态、安置位置等方面需要更多的考虑和更多的规划考量，这也是我国目前大型多跨式桥梁结构抗震设计的重点与难点。
3 桥梁结构抗震设计
3.1 概念设计
因地震的发生具有不确定性，而且结构计算模型难免与实际情况存在很大差异，导致计算设计难以对结构自身抗震性能进行控制，所以不可完全依赖于设计计算，对桥梁结构而言，其抗震性能在很大程度上取决于概念设计。基于此，对桥梁工程进行方案设计时，不可只按照功能要求与结合静力分析结果确定方案，而是要充分考虑桥梁结构抗震性能，选择适宜的抗震体系。在开展抗震概念设计的过程中，应对桥梁上下部结构之间的连接予以高度重视，并做好桥墩形式选择与过渡孔部位的连接设计和塑性铰部位确定。为了使设计确定的结构能在实际情况下发挥出良好的抗震效果，还要进行必要的分析，包括动力特性分析与对地震反应进行评估，之后根据结构设计对其抗震薄弱部位予以分析，同时确定是否需要采用配筋或者是构造设计等方法来提高这些薄弱部位抗震性能。在完成了以上设计工作后，还要以分析结果为依据对体系综合抗震性能予以综合评判，以此确定是否需要对设计方案进行修改。
3.2 延性设计
（1）简支梁桥。E1 地震作用下，应保证简支梁桥梁的支座可维持在弹性工作状态；遇 E2地震作用时，若采用板式橡胶支座则按照弹性考虑，除此之外的其他形式支座应进入塑性状态。而在塑性铰的影响下，桥墩易发生大范围的位移现象，考虑到此方面的情况，桥墩应按弹性设计，换言之，桥墩可存在局部开裂现象，但必须保证混凝土保护层具有完整性。（2）连续梁桥。根据连续梁桥的结构特点，在遇地震力时应保证各桥墩的受力可维持均衡的状态，为满足此方面的要求，宜在墩梁间增设高阻尼橡胶支座或其他形式的支座，从而提高减隔震设计水平；对于桥墩宜按照弹性设计。在部分常规桥梁工程中，还对抗倾覆、抗滑移性能提出较高的要求，此时较为适宜的是设置固定支座，此类桥梁在遇E2地震作用时需承担较大的地震力，若依然采取常规的弹性设计方式缺乏适用性，具体表现为结构尺寸和配筋率的加大，所需成本增加，因此更为适宜的是采取延性抗震设计的方法，且需加强对塑性铰区转角的高精度控制。
3.3 性能设计
性能抗震设计即以性能为基础的抗震设计，属于一种总体性的设计思想，是指通过设计使结构性能在受到各种地震作用后依然可以达到预期目标。完成性能抗震设计后，结构要在受到一定强度的地震作用后，产生的破损状态与造成的各方面损失都在允许范围之内，确保结构受地震作用影响后的功能依然能够维持与延续。性能抗震设计主要特点在于能使设计目标从最初的定性变为量化，使抗震设计从基本的保障安全变成地震后结构性能仍能保持，通过不同层次的设计，最大限度发挥设计的安全保障作用，最终满足业主提出的安全和性能要求。性能抗震设计主要涉及以下几方面内容：（1）确定危险源，并对其进行科学的定义；（2）确定结构受地震作用后可能产生的损伤及性能降低情况；（3）确定适宜的设计方法，如承载力、位移与能量设计方法。
4 桥梁结构抗震设防措施
为了提高桥梁结构的抗震性能，必须做好桥梁结构的抗震设防工作。首先，在桥梁场地的选择方面，就需要根据抗震需求科学选择场地。比如可以对区域的地震危险性进行分析，尽可能选择安全的建设场地，具体应该以坚硬的场地为宜，坚硬的场地在发生地震时可以避免地基失效问题的发生，这对于降低震害对桥梁结构的影响具有重要的意义。其次，为了保证桥梁结构抗震性能的可靠性，还需要保证整个桥梁体系的完整性和规则性，这也是一项尤为重要的设防措施。比如桥梁建设过程中，其上部结构必须保证连续性，这对于降低地震时对上部结构造成的影响具有重要的作用，同时还可以更好的发挥结构的空间作用。而就桥梁的规则性而言，即在桥梁平面或立面以及结构的布置方面，都必须保证几何尺寸、刚度、对称、均匀的规则性，这样可以避免突然震动变化对桥梁结构造成的影响。最后，在桥梁结构抗震设防方面，还需要加强提高结构强度和延性，以此来起到抗震设防的作用。比如可以利用桥墩自身加强的延性和强度，将地震力通过限度内的塑性变形渐渐分散，以此来实现对震害的有效耗散。强度与延性是决定桥梁结构抗震性能的重要参数，所以在抗震设防中必须提高重视。
5 结束语
在我国社会经济发展过程中桥梁发挥着重要作用，对于一些山区而言，桥梁更是联系外界的重要途径。但是，由于我国幅员辽阔，很多区域处于地震带上，对桥梁的安全性与稳定性造成极大影响。为更好地应对地震造成的破坏，需要做好抗震设计，所以需要做好桥梁结构得到抗震设计与计算，确保抗震设计的合理性与可靠性。在设计期间需要重点关注一些注意事项，这样才能为抗震设计水平的提升提供支持，确保我国桥梁工程建设的有效进行。
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