桥梁抗震设计要点及减隔震技术的应用邢建贻

桥梁抗震设计要点及减隔震技术的应用邢建贻

邢建贻

浙江双圆工程监理咨询有限公司浙江金华321000

摘要：抗震是桥梁在设计当中必须考虑的重点，尤其是针对那些地质灾害较为活跃的地区。如果桥梁所处地区发生了严重地震灾害，就会对桥梁同行带来严重威胁，甚至阻断交通。所以，在抛开其它因素的条件下，抗震设计的合理性是要求高度重视的，同时，运用减隔震技术，才能使桥梁运营的安全有所保障。

关键词：桥梁抗震；抗震设计；减隔震技术

引言：

地震灾害的发生，在给社会造成巨大经济损失的同时，还会严重影响各类工程结构的稳定性，桥梁工程也不例外。作为人们日常生活中重要的交通枢纽，桥梁的重要性不言而喻。在桥梁设计中，科学合理地使用减隔震技术，可以有效提高桥梁的使用寿命，避免桥梁受到地震的损害。为了提高桥梁本身的抗震性能，很多设计师在进行桥梁结构设计时都采用了减隔震技术，很好地保证了桥梁结构的安全与稳定。

1桥梁抗震设计分析

1.1结构与构件

从桥梁整体上来看，桥梁的承受力度和抵御结构性振动的能力都是有限的，设计者必须考虑桥梁的刚度，强度和延性。提高桥梁结构的强度可以提高桥梁对震动力度的抵御作用；提高桥梁的刚度可以维持桥梁的结构保持不形变；加强桥梁的延性能够在具有多发性和反复性的地震过程中较好地适应结构的形变冲击，更稳固地适应多变的环境。桥梁受损由于也常常在次生地质灾害中受到损害，故提高的刚度、强度和延性对于保护桥梁，适应多种变化灾害的方面起着重要的作用。

1.2桥梁设计安全度差异适中

桥梁是一个结构整体，要考虑结构中各部分的联结性和统一性。在桥梁结构的薄弱环节应注重加强工作，提高桥梁的结构整体性，增配钢筋以发展结构的延性。在进行桥梁抗震试验的过程中，应对不同的地震情况反复加以模拟，并统计数据，从而使抗震能力得到大幅度增强。在不同的结构构件之间的安全度应有适当的差异性，保证及时阻隔地震带来的冲击力，以保证桥梁不会因为地震的高度冲击而将受力连续延展以全部坍塌。

1.3桥梁体系设计与规则

桥梁抗震模型确实能够给设计者提供比较方便且全面的对桥梁抗震情况的大体估计，并提供基本的抗震效果数据，但是地震本身具有高强度性和不可控性，任何一种机器模拟都无法准确地模仿地震带来的实际影响力。故而机器模拟实验和抗震模型的数学计算模拟只能是一种理论上的研究。在进行桥梁抗震设计时，不能只局限在模型数据得出的结论中，要灵活运用各种真实数据，实地考察工程场地的具体地貌，实地勘测，确定建立桥位的最适抗震位置。对桥墩基础的选择，对当地地形的考虑都对正确地设计抗震方案有重大的意义。做好长期反复对桥梁设计思考和修改的准备，努力细化构造方案并逐渐筛选出可行性最高和效果最明显的桥梁设计。综合考虑各方面的影响因素，如当地的地震频率和振幅大小，当地的气候和土质情况，水土流失等影响桥梁稳定性的重要因素都要一再确认[1]。桥梁本身是一个整体结构，要考虑桥梁的薄弱环节和桥梁各部分之间的联系和承重。桥梁和环境也是一个有机整体，要切实考虑当地对桥梁的需求和可行性，因地制宜，在用电子科技技术分析计算的基础上加强抗震能力，对多种可能情况详细考虑，从而减少生命财产的损失。

2桥梁抗震设计方法要点

2.1基于桥梁材料延性的设计方法

桥梁工程施工主要由以下几部分组成，分别是混凝土钢结构、锚固件、钢索结构、桥墩结构、支座、桥梁等，核心施工材料是混凝土与各种类型的金属材料。在桥梁抗震设计过程中，从施工材料延性与桥梁结构特征进行分析与设计，保证桥梁抗震性能得到更好提升[2]。设计人员可以假设模拟地震力，采用材料更换方法，综合对比相同地震力作用下桥梁工程的可靠性，并根据桥梁工程结构特征，开展抗震设计工作。

2.2基于桥梁性能的设计方法

这一设计方法是现阶段桥梁抗震设计的主体思想，结合桥梁抗震设计要点，对桥梁抗震设计效果进行全面分析，并对预想的应用效果进行科学设计，设计完毕后，在一定的地震等级条件下，能够更好的保障该地区人民群众的生命财产安全，保证桥梁经历地震之后，仍然能够得到合理应用[3]。设计人员要对地震危害性进行量化分析，明确防护范围，保证桥梁抗震设计方案得到更好实施。该抗震设计方法涉及的内容比较多，具有良好的应用效果，比较适用于地震多发地区的桥梁抗震设计。

2.3基于不倒塌的桥梁抗震设计方法

该设计方法重点介绍以下两种规范，AASHTO—LRFD提出的设计规范与Caltrans桥梁设计规范。规范中明确指出，水平荷载为水平力效应，是弹性地震反应系数与桥梁上部结构的等效重量的乘积[4]。AASHTO—LRFD设计方法，设计人员需要明确AASHTO—LRFD场地系数，可以根据桥梁土剖面类型，确定最终的场地设计系数。

3实例分析在桥梁设计中减隔震技术的应用

某变截面预应力混凝土连续梁桥工程，为双幅（40+60+40）m桥梁，单幅桥面宽度约为21m，主梁采用单箱三室截面。该工程在设计初期计划采用盆式橡胶支座的减隔震方案，为了进一步提高桥梁的抗震性能，特对桥梁结构进行了优化设计。

3.1减隔震技术应用设计的思路

首先结合该工程施工所在区域的地质、水文以及地震特点等实际情况，对桥梁结构的形式进行优化，确定本桥梁的减隔震目标以及减隔震技术方案，以便于对桥梁的结构进行优化。其次结合已选定的减隔震技术方案，基于一个相同的隔振周期对桥梁结构的抗震性能进行计算对比分析，并适当调整一些结构参数，来最终确定该工程的减隔震技术方案。最后为了提高减隔震的效果，充分发挥减隔震装置本身的作用，对结构进行细节优化，避免出现桥梁屈服早于减隔震装置屈服的问题。

3.2减隔震系统的设计

（1）在进行减隔震系统设计时，首先要确保在中震的情况下桥梁的所有构件都保持弹性状态；其次确保在大震的情况下，部分潜在的塑性区可以出现一定限度的塑性状态，且整体结构保持稳定。（2）减隔震技术的选择：结合本工程的实际情况，计划了三种减隔震设计方案，分别为板式橡胶支座、铅芯橡胶支座以及盆式橡胶支座。

3.3中震反应谱分析

为了进一步验证三种不同减隔震技术的耗能情况，对桥梁基于中震情况下，潜在塑性区的弹性状态进行了分析。通过分析来看，选用板式橡胶支座和铅芯橡胶支座，无论是出于何种状态下，水平地震力均由桥梁的中墩来承担，弹性状态良好。

3.4其它减隔结构设计

为了提高该桥梁工程的横向变位的适应能力，采用了模块式梳齿型伸缩装置。同时还为了避免墩梁在地震力的作用下出现较大的变形位移，导致落梁的问题的发生，在桥梁结构设计过程中采用了拉索式连梁装置。

结束语：

综上所述，随着社会经济的发展，各类桥梁工程项目日渐增多。为了提高桥梁本身的抗震性能，很多设计人员都在桥梁结构设计过程中引入了各种各样的减隔震技术。但是在实际应用阶段仍存在诸多问题，影响减隔震装置发挥其应有的作用。因此，相关工作者应当深入研究减隔震技术，积极引入新技术和新材料，优化减隔震装置，提高桥梁的抗震性能，延长桥梁的使用寿命和安全性。

参考文献：

[1]习强.桥梁抗震设计及减隔震技术应用[J].交通世界,2018(12):108-109+117.

[2]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(01):248+256.

[3]徐艳玲.我国现行轨道交通桥梁抗震设计规范探讨[J].铁道标准设计,2016,60(11):66-69+95.

[4]高山,彭泽友,史春娟,王永祥.弹塑性钢减隔震支座在桥梁抗震设计中的应用[J].世界桥梁,2015,43(05):44-48.