桥梁抗震设计规范的现状与发展趋势

发表时间:2021/8/30   来源:《城镇建设》2021年3月9期   作者:宋曦
[导读] 近年来,桥梁建设速度加快,且成效显著,一定程度上推动了交通事业发展
        宋曦
        湖北宏桥设计咨询有限公司,湖北武汉430000

        摘要:近年来,桥梁建设速度加快,且成效显著,一定程度上推动了交通事业发展。而地震灾害的存在始终影响着人们日常生活,大部分桥梁很难经受地震考验。基于此,文章将桥梁抗震设计规范作为研究对象,重点阐述其现状与发展趋势,希望有所帮助。
        关键词:桥梁;抗震设计规范;现状;发展趋势

        目前,经济发展速度加快,人类对于资源开采力度加大,致使自然灾害发生率增加。为有效避免灾难所带来的的损失,建造工程需具备一定的抗震能力,因而对其提出了抗震规范要求。而在桥梁建设中,高速公路、铁路、跨江大桥、城市立交桥与铁路客运专线等建设项目增多,加快了交通事业发展速度。但地震等灾害的发生却使路面开裂,桥梁倒塌而增加实际损失。由此可见,深入研究并分析桥梁抗震设计规范的相关内容十分有必要。
一、桥梁抗震设计规范现状阐释
        在桥梁设计环节需进一步强调抗震设计[1]。现阶段,桥梁抗震设计方面已取得一定研究成果,设计逐渐趋于完善,并且实现了双重标准控制设计,即强度与位移控制,在完善设计手段的基础上,实现了桥梁抗震设计的多重标准控制,以达到控制桥梁结构性能的目的,保证桥梁抗震能力的提高。在长期实践发展与改进中,桥梁设计的方法已经含括了性能、强度、能量和位移等多个方面。
        长期以来,强度始终是桥梁抗震设计的出发点。此设计方式就是计算地震作用,以计算结果为依据开展桥梁结构强度设计。以此为基础所设计的桥梁即可在地震中具备较强的结构强度,且形变不明显,稳定性明显增强。为保证桥梁长期经受地震影响,但仅强调强度设计远远不够[2]。究其原因,桥梁在受地震影响后,其结构会产生弹塑形变,若长期受影响必然会使形变程度加重,致使结构滞回延性超过标准要求,使得桥梁结构稳定程度受影响。在这种情况下,延性抗震设计的重要性凸显出来。对桥梁抗震设计期间,需要对经济性做出考虑,但仍需将抗震性能作为重点考虑对象。桥梁抗震设计工作的开展要求对两者有效权衡,在确保抗震性能达标的同时减少支出。
二、桥梁地震灾害原因分析
        一方面,桥梁基础结构抗震性能不理想。受地震破坏,桥梁出现灾害的原因诸多,集中表现在基础结构抗震性较差方面。通常,桥梁基础结构抗震不理想可从两方面做出分析:1)桥梁挡块与支座结构设计缺乏合理性,进而使其抗震能力受影响。2)桥梁结构桥墩抗震同样重要,而桥墩则是桥梁支柱,若其抗震能力差,地震发生时就会被破坏,影响桥梁稳定性能。
        另一方面,桥梁各部分受力不均匀。地震发生时在震源位置方面有所不同,而位置不同,实际强度也有所差异[3]。为此,地震时桥梁各部分所承受的地震波影响也不同,实际的承受力差异显著。因各部位承受力不同,致使桥梁变形而对其结构稳定性带来影响,最终出现垮塌的现象。
三、桥梁地震反应研究
(一)地震动输入方面
        地震发生的速度极快且破坏力强,会直接影响人们日常生活。然而,地震随机性明显,在时间与空间的变化下地震强度有所改变,所以对地震发生的预测难度较大。而在研究桥梁地震反应时需借助地震动输入方法获取地震加速度的反应谱,同样可对地震动加速度时程加以了解,为桥梁抗震设计工作的开展提供帮助。但目前在此方面的研究力度不到位,始终存在亟待解决的问题。
(二)地震反应分析方法
    分析地震反应的过程中,地震作用理论也十分关键,而地震作用理论研究的内容就是地震作用效应。

当发生地震时地壳会发生运动,进而影响地质结构。此动态所产生的影响即地震作用效应,地震作用理论研究的内容则是对以上过程的研究。长期以来,人类所经历的地震次数越多,对于地震反应采用的分析方法就越完善。在桥梁方面,静力法的运用十分常见,而在不断改进后,此方法逐渐演变成动力法[4]。而动力分析法主要有时程分析与反应谱两种,国际中以静力分析法、时程分析法、非线性静力分析法等为主。
(三)桥梁结构非线性方面
    在桥梁结构非线性问题研究方面,主要集中于几何非线性问题、状态非线性问题与材料非线性问题三方面。特别是几何非线性问题,研究成果较为显著,但其他两个问题的研究仍需加以完善。要想增强桥梁结构的稳定性,并优化其抗震性能,就一定要重点研究桥梁结构的非线性问题。
四、桥梁抗震设计发展趋势
(一)抗震设防标准的优化
        桥梁抗震设防标准会对其抗震性能产生直接影响,所以在抗震设计中要给予其必要关注。地震等级不同,其能量也有所差异,因而不同等级地震破坏桥梁的程度也不同。若设计桥梁期间所参考的桥梁抗震设防标准低,则很难保证桥梁抗震能力达标[5]。反之,若抗震设防标准相对全面,即可增强桥梁抗震能力。长期以来,在桥梁抗震设计中设防标准仅对地震作用加以考虑,但当前设防标准则考虑了多种因素。为此,桥梁抗震设计应选择更全面标准,遵循抗震设防标准,进一步优化桥梁抗震的效果。
(二)位移与延性设计的运用
        强度设计始终是桥梁抗震设计的重点,伴随桥梁建筑快速发展,在设计期间抗震能力设计的重要性逐渐凸显出来。要想使桥梁抗震能力增强,不仅要合理选用创新设计措施,同样要注重位移设计与延性设计的重要性,进一步优化桥梁结构稳定性,增强桥梁抗震性能。
(三)减隔震与耗能设计研究
        开展桥梁抗震设计的过程中,应强调耗能减震结构与隔震结构的重要性。而减震设计的目的就是在桥梁受地震冲击的情况下尽量缓解冲击。而隔震则是借助特定结构使桥梁受地震冲击时避免地震能量向上方传播,进而降低其结构受损率。在耗能设计中,可使桥梁在地震冲击下尽量减少消耗地震产生的能量,以免损坏桥梁结构。通过上述三种抗震设计方法的运用,即可尽量降低地震对于桥梁的损伤,以优化桥梁抗震性[6]。
(四)强调桥梁基础结构抗震设计
    桥梁基础结构的作用十分重要,一旦桥梁基础结构有问题,必然会影响桥梁整体效果。为此,在桥梁抗震设计时要注重基础结果抗震设计的作用。在实践中,需保证桥梁各结构间的设计合理配合,使各部件配合有效并经受作用力。在此基础上,桥墩抗震设计工作的开展可有效规避地震中对桥墩造成的剪力破坏,尽可能降低桥墩弯曲破坏问题的发生率。
结束语:
        综上所述,抗震设计在桥梁设计工作中的作用十分关键。现阶段,桥梁抗震设计已经取得了理想成就,但仍存在诸多不足,需在未来设计中对桥梁抗震设防标准加以优化,使桥梁抗震性能得以提升。此外,要注重位移设计与延性设计的作用,以增强桥梁抗震能力。在此基础上,隔震、减震与耗能减震设计的研究也十分重要,进一步改善桥梁抗震性。同样要重视桥梁基础结构抗震设计的作用,以保证桥梁工程项目的抗震设计工作更加科学和规范。
参考文献:
[1]刘鹏,杨光. 桥梁抗震设计规范的现状及发展趋势[J]. 工程技术研究,2017(1):248,256.
[2]孔付水. 桥梁抗震设计规范的现状与发展趋势[J]. 建筑工程技术与设计,2019(20):2401.
[3]王永胜,王昱成. 国内桥梁抗震设计规范的现状与发展趋势[J]. 城市建设理论研究(电子版),2014(1).
[4]周建东. 简述桥梁抗震设计规范的现状与发展趋势[J]. 中华建设,2020(35):74-75.
[5]翁国淇,彭顺银,徐槟. 强度折减系数的发展及其在桥梁结构抗震设计规范中的现状[J]. 赤子,2013(10):265-265.
[6]周文辉,李瑞超. 桥梁工程抗震设计研究的现状和展望[J]. 建筑工程技术与设计,2017(4):1367.
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