桥梁结构抗震设计与设防措施研究

桥梁结构抗震设计与设防措施研究

闫保真

黑龙江省公路桥梁勘测设计院有限公司 黑龙江省哈尔滨市   150010  

摘要：随着我国基础设施逐步发展增多，在桥梁结构设计时需要保障人们的行车安全，加强对桥梁结构抗震设计的重视，对桥梁结构抗震设计与防护措施的探讨和研究必不可少。在此条件下，本文在探究地震的产生机理和危害的基础上，论述了地震对桥梁结构的破坏性，进而基于地震的危害和破坏作用，对桥梁结构抗震设计的思想和原则进行梳理，最后探究了桥梁抗震设计过程中应注意的问题和桥梁总体设计中应注意的问题，针对性地提出了桥梁结构抗震设计应加强桥梁的防落梁构造、加强柱式桥墩的合理设计和优化支座形式和布置方式等诸多措施，旨在为我国桥梁结构抗震设计与防护水平的快速提升带来更多参考和启迪。

关键词：桥梁结构；抗震设计；震害；设防

引言

城市化发展过程中，桥梁成为社会交通体系中的关键组成部分。但在桥梁运营过程中，常见的地质灾害会直接影响桥梁结构的稳固性，继而诱发桥台滑移、桥墩开裂等安全问题，使桥梁使用期间的安全风险增加。为此，相关人员应优化桥梁结构抗震设计，并通过采取科学、有效的设防措施增强桥梁工程的抗震性能，完善其安全性能。

1桥梁抗震结构概述

在进行桥梁抗震结构设计之前，需要了解桥梁抗震结构本身的特点，从而为后续的设计工作提供重要的支撑。桥梁工程属于当前时代下重要的建设工程，抗震系数的提高影响了桥梁工程本身的稳定性，在抗震设计中，主要是根据地震灾害和工程经验等相关内容来进行日常的设计，选择正确的设计思想，从整体性角度构建完整结构总方案，细致性地进行结构设计，从而达到抗震效果，合理性的抗震设计要在刚度和强度上满足相关标准，并且实现强度和刚度的最佳组合，使得桥梁的抗震效果能够得到全面提高。桥梁属于交通中的重要组成部分，桥梁如果被破坏不仅会影响人们正常出行，还会带来较为严重的安全问题，因此在实际工作中需要更加科学而有序地进行桥梁抗震结构设计，更加科学而有序地开展桥梁抗震设计，为后续的使用提供重要基础。

2桥梁工程中桥梁结构抗震设计的关键点

2.1对桥梁结构进行合理化计算

合理计算桥梁结构应当与具体情况相结合，计算整个桥梁的结构。在计算过程中因墩柱高度的不同，使得其受到温度、汽车制动力等因素的影响，导致桥梁上部结构可能产生水平力，或力的分配不均匀，因此在计算过程中需要模拟边界条件。

2.2地震荷载

关于地震荷载，其包括许多内容，要确定所处地区地震峰值加速度，也需要设计抗震设计程度。在设计当中桥梁抗震程度比较高，通常需要高出1度。在具体的设计当中需要增加挡块，此方向为横向、竖向，并且需要加装橡胶垫片，在确保桥梁结构延展性得以提升的基础上适当增加集中部位钢筋。比如某桥梁工程是7度区的高速公路，桥梁规格为B类，这个时候可以设置地震基本烈度、地震动峰值加速度、场地地震动反应谱特征周期，它们分别为7度、0.10g、0.45s，若是桥墩高度比30m高，就已不是较为常规的桥梁，因此分析桥梁抗震性能具有非常重要的意义，能通过MM/TH法进行抗震设计。

2.3桥墩长度计算

在公路桥梁当中简支梁与连续结构是时常见到的结构形式，对桥墩承载力进行计算时，需要对极端长度L0值进行计算，为此当墩顶在水平力的作用之下会发生水平位置移动，确定桥墩计算程度系数时，要把β控制在1～2范围之内，β会受到许多因素的影响，比如桥墩刚性强度、高度等，为此获取β值时，因不同项目工程的β取值会不同，这个时候会与规定数值之间存在比较大的差异，为此需要模拟桥梁结构空间受力的基本特征，其中模拟工具为三维有限元件，此软件能够对使用状态、具体施工过程进行模拟，从而就更为准确计算桥梁结构空间受力情况。

2.4桥梁结构的抗震设计

烈度设计烈度主要是指建筑工程设计时的地震烈度。一般来说，桥梁结构抗震设计中，设计烈度都会按照基本烈度来作为标准，尤其是桥梁的一些重要设计区域还应该经过审批以后提高一级的烈度。根据目前我国桥梁地震灾害的实际情况来看，当基本烈度为七级以下的时候，桥梁一般不会受到太大的地震影响。因此对于基本烈度为七级以下的桥梁，可以不必进行专门的抗震设计。

3桥梁结构抗震设计的设防措施

3.1基础抗震措施

在桥梁结构设计的过程中需要相关人员采取有效措施来增强整个桥梁基础结构设计的强度和刚度，并采取必要的措施来减轻桥梁上部荷载，目的是防止出现因为地震引起的动态性或者永久性的不均匀变形。在可能发生地震液化地基上建设桥梁的时候需要选择深基础，让桩或者沉井穿过可能液化的土层，从而增强整个桥梁设计的稳定性。

3.2桥台抗震措施

在桥梁结构设计的过程中需要采取有效的措施来强化桥台胸墙，在其中添加适当的配筋，并在梁和梁、梁和桥台胸墙之间设置具有弹性的垫块，目的是有效缓解地震对整个桥梁结构的冲击和干扰，增强整个桥梁结构设计的安全性、稳定性。在整个桥位无法避免出现液化土或者软土地基的时候，需要采取措施实现桥梁中线和河流的正交，并采取措施适当的增加桥梁的长度，让桥梁稳定在河岸上。在一般情况下需要将桥台的高度控制在8m以内，桥台则是适合选择安排在地势平坦、横坡缓慢、距离主沟槽位置较远、地质条件良好的地段。在地基条件允许的情况下可以将选择整体性较强的T形、U形、箱形桥台，其中，对于桩柱桥台适合采用埋置式处理模式，在对柱式桥台和肋板桥台填埋之后，通过钻孔、开挖操作来增强填土的密实度。

3.3桥墩抗震措施

当前桥梁抗震设计的常用方式是借助桥墩的延性来进行减震处理。桥梁高墩适合采用钢筋混凝土结构和空心截面，在条件允许的情况下可以适当地加大桩、柱直径大小，还可以采用双排柱式墩、排架桩墩来设置横系梁，从而有效提升整个桥梁结构的抗弯延性和抗剪强度。

3.4静力法抗震设计措施

在现阶段的市政桥梁结构设计工作中市政桥梁结构抗震系数提升是设计关注的重点。在实际应用过程中要选择科学的抗震方法，保证市政桥梁结构的抗震水平。静力法作为抗震设计的重点，它能够在地震发生时有效避免地面运动以及物体运动产生的惯性，对结构进行全面的保护。从力学的角度分析，地震加速度会产生一定的破坏力，针对动力特征，结合结构的基本特点以及相应的震动周期，在地震发生时，尽量避免结构受到破坏力的影响。在实际应用过程中要加强对静力法的正确认识，将其融合到抗震设计工作中，提高市政桥梁结构抗震水平。

3.5结构构件的强度提升

加强市政桥梁结构和构件的强度在实际应用的过程中是至关重要的。市政桥梁结构如果受到地震的影响将会导致结构出现震动，因此需要结合地基的实际情况了解震动能量的大小，通过减隔震装置使其结构具备较高的强度。在市政桥梁的高度设计时还需要根据地基实际情况，结合抗震能力的相关参数进行分析，了解地震可能带来的地基变形程度，从而在实际应用的过程中，在不断增加市政桥梁结构重量以及高度的基础上，保证市政桥梁工程总体强度得到全面的提升。

结束语

作为桥梁工程结构设计人员，必须加强对桥梁工程建筑结构设计思想和设计原则的把控，注意桥梁结构减震设计和抗震总体设计过程中应关注的重点，加强桥梁的防落梁构造设计，优化柱式桥墩的结构设计，优化桥梁建筑结构的支座形式和布设方式，不断增强桥梁建筑结构的抗震水平，为降低地震自然灾害对桥梁建筑结构所造成的不良损伤，更好地为保障人们的出行安全和财产安全打下坚实基础。

参考文献

[1]王银.桥梁结构抗震设计重要性修正系数的探讨[J].建材与装饰，2016（30）：244-246.

[2]张慧.桥梁结构抗震设计与设防措施[J].道路桥梁，2021（5）：262-263.

[3]杨泽伟.桥梁结构抗震设计要点及抗震措施[J].四川建材，2020，46（9）：72+79.

[4]余国平.基于位移的桥梁结构抗震设计[J].交通科技与管理,2021(1):12-18.