浅析曲线梁桥抗震措施及其应用

赵李强　王亮　党强

摘要：随着曲线梁桥的发展，曲线梁桥抗震研究也成为了近年来的研究热点。本文介绍了曲线梁桥抗震措施及其应用，以供参考。

关键词：曲线梁桥；桥梁；抗震；

引言

由于结构上的特点，曲线梁桥与直线梁桥在受力方面存在很大的区别，“弯扭耦合”现象在曲线桥中占重要的地位，而且，曲率越大，耦合现象越突出，静力如此，动力亦是如此。特别是在地震动作用下，这种弯扭耦合效应被放大，使曲线桥梁在地震作用下的破坏更为严重。因此，做好曲线梁桥抗震设计十分重要。

1桥梁抗震性能主要指标

曲线梁桥的几何形状也会影响其地震响应。如在横向地震动的作用下，因曲率影响而在桥墩内产生轴向力，这种轴向力将会增加桥墩的侧向抗力，即曲线梁桥桥墩的横向弯矩比直线梁桥桥墩的横向弯矩小，但是曲线梁桥主梁的扭矩比直线梁桥的扭矩大，这必须依靠主梁的抗扭刚度来抵抗这些扭矩，而过大的主梁转动将会导致支座的脱空，这有可能引起桥墩的顶部产生与底部符号相反的弯矩，使得桥墩的设计趋于复杂化。而曲线梁桥的纵向位移较直线梁桥的纵向位移大，这可能引起伸缩缝或支座的剪切变形产生问题。

1.1上部结构的承重能力

在桥梁设计时一般桥梁上部结构的承重能力都会很大，不会因为超重而导致桥梁的桥体坍塌，但是如果桥梁在进行结构设计时没有考虑好桥体与桥墩之间的支撑连接，导致桥墩无法发挥支撑桥体的作用而使桥体滑落的后果。在进行结构设计时可以根据桥体滑落的方向（顺势滑落、横向滑落、旋转滑落）等判断桥上部结构发生滑落时对桥墩造成的损害程度。

1.2桥墩与桥体之间的连接

桥体与桥墩之间需要很好的材料进行连接才能保证桥墩发挥支撑能力，桥体与桥墩之间通常选择桥梁支座、伸缩缝和剪刀键来连接，这些连接部件在发生地震时最容易遭到破坏，因此在进行桥梁设计时一定要选择合适的材料和部件进行连接。

1.3墩台的质量墩柱

作为支撑桥体的重要构件，在发生地震等重大灾难时容易因为韧性不够而断裂，或者因为内部的钢筋或者箍筋不够，导致箍筋弯曲、桥墩断裂。因此，在进行抗震性分析时要考虑墩台的质量是否能够支撑桥体或者在重大地震灾害面前仍然能够支撑。同时由于地震导致地质疏松或者下沉，墩台的桩基不够踏实也容易导致桥梁坍塌，因为桥的桩基在最下端，在遭到破坏后也不容易修复，因此在建设时要根据桥的强度和刚度，建在踏实的桩基上。

2曲线梁桥抗震措施及其应用

2.1场地选择

进行桥梁建设前，要选择对抗震有利的地理位置。比如区域土壤条件较好、坚实的地段等。对桥梁抗震不利的地段主要指的是发生地震过程中容易出现陷落的比较松软的地段和土壤的成因、岩石的状态以及性质都非常不明显的地段。若由于特殊原因必须在该种路段进行建设，则要对该路段采取措施进行抗震能力的加强。若在地震中容易出现滑移以及地面容易出现开裂现象的地段，可通过稳定地基的方式进行措施实施。在良好地基基础建立的前提下，桥梁的建设质量才会得到保障。

2.2桥梁体系设计与规则

在设计桥梁结构时要保证桥梁部件之间的协调性，上面的部件要尽可能连续。整体结构设计得好不仅能够防止在地震时部件散落还能保证桥梁的安全性能。结构的设计不管是在平面上还是在立体上都要保证各个方面的协调匀称，避免突然地发生变化。由于地震引起的桥梁构件变动，抗震设计要使地基传入的能量是最小的，并且桥梁结构有着适当的强度与延性，用来防止破坏。有效的抗震途径就是提升总体的强度与提升总体的延性。刚度能够便于控制结构发生形变，强度对于结构抗震具有重要作用。由于地震的周期性与反复性，会使得强度与刚度发生变化，因此在设计时要注意刚度与强度才能更好地设计桥梁。

2.3延展性与位移设计

当前桥梁设计中最重视的就是桥梁的承载力与抗震性能，在桥梁的设计中，提升桥梁的承载力与抗震性能可以有效的延长桥梁的使用寿命。此外，桥梁设计中还需重视桥梁的强度，在一般情况下，增加桥梁的强度可以有效的提升桥梁的抗震性能。然而，桥梁在使用的过程中，可能产生一定的位移，这时桥梁的强度就无法保证桥梁抗震性能，这就需要在桥梁的设计过程中，重视桥梁的位移设计以及桥梁的延展性设计。在桥梁加固技术后续的发展中，将会更加注重对桥梁延展性以及位移性的设计，在桥梁的设计中甚至可以直接使用位移的参数对桥梁进行设计。

2.4桥梁的减震与耗能设计

在桥梁设计中，需要重视桥梁施工材料的用量控制，这在一定程度上可以节省橋梁建造的成本，提升桥梁的经济效益。除了对成本控制越来越精细之外，对桥梁减震的设计也非常重要，在后续的桥梁抗震加固技术的发展中，减震技术的发展将成为抗震加固技术发展的趋势。桥梁的减震功能在未来的发展中，就会朝着高阻尼、低性能的方向发展。因此，在当前的桥梁设计中，在提升成本控制的同时，也需要提高桥梁的减震性能。

2.5桥梁抗震构造细节

我国桥梁的数量非常多，在我国桥梁的发展中，产生了非常多桥梁抗震设计，而大多数桥梁的抗震加固设计技术并没有注重桥梁抗震的精度。在西方国家的桥梁抗震加固技术中，已经对桥梁抗震加固设计构造细节做出了相应的要求。例如：衬砌工作在桥梁施工中属于基础性施工，在桥梁设计时，设计人员需要对衬砌工作的细节做详细的介绍，对衬砌的结构性问题以及防腐问题要及时的解决，在保证衬砌稳定性的同时，也在一定程度上保证了桥梁的稳定性。在桥梁抗震加固技术后续的发展中，将越来越重视对桥梁构造细节问题的解决。

2.6桥梁结构跨度设计

合理地进行桥梁结构跨度设计是提升桥梁抗震能力的主要方法，特别是对于容易发生地震和山体滑坡的地区，因为如果桥梁在建设时结构跨度不均匀，在地震时，桥梁所受的外界压力不相同就会更加容易断裂。并且桥梁结构跨度越小，桥梁的抗震能力越强，可以在地震频繁区选择跨度断的桥梁结构。桥梁跨度不同的话或者桥墩所能承受的压力不同的话，桥梁承受压力不同抗震能力下降，在结构设计时，有时候可能不能满足结构跨度均匀，这时就要通过调整桥墩与桥体支座的形状和结构，并且改变桥墩内部的钢筋的数目，来控制桥墩的刚度和韧性以保证桥体结构跨度与桥墩强度的协调一致。

2.7桥墩的设计

由于桥墩是决定桥梁抗震性能的关键因素，要想提高桥梁的抗震性能，就需要对桥墩进行合理地设计，包括桥墩材料的选择、体积和形状的设计，以及桥墩的位移的选择。因为桥梁的最高处于桥墩之间容易发生位移的变化，因此在进行设计时要选择整体岩盘，尽可能地降低共振对桥梁产生的压力，并且在较大的惯性下，桥梁仍然能够不发生位移的稳定程度。同时对于桥墩的钢筋的选择时，首先要保证钢筋的数量，要在纵向和横向都加入钢筋以提高桥墩的延性。其次要保证钢筋的材料的韧性，在选择钢筋的形状时尽可能地选择螺旋形的钢筋，这样的钢筋与桥墩混凝土的结合能力强，不容易发生桥墩与钢筋脱落的现象。

结束语

桥梁不仅是国家经济活动中输送人员、物资的大动脉，又是震灾救援和震灾恢复中的咽喉，对于作为生命线工程的桥梁在遭遇地震时能保持或基本保持使用功能极为重要。我国桥梁抗震技术发展速度很快，但是抗震技术仍然有待提高。曲线梁桥设计的技术性高，并且对抗震性能的要求也很高。设计人员应该运用现代化技术，综合桥梁建设的材料和力学结构对曲线梁桥进行合理地设计。