桥梁抗震设计的探析

刘旭

（中交基础设施养护集团有限公司，北京 100011）

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，对桥梁抗震设计的探析具有重要意义。

2 地震对桥梁的影响

地震对桥梁的破坏力巨大，当出现地震后，会对桥梁的安全性、稳定性及其他方面造成极大影响，具体表现为：

1）会对地基产生破坏。当地震发生后，地基是最先遭受冲击的部分，如果桥梁工程的地基土质松软，对地基的破坏力会更大。

2）会对桥墩产生破坏。在发生地震后，桥墩会在地震波的影响下出现偏移，这时就会剪断支座锚栓，极有可能造成桥段断裂或者桥梁坍塌。

3）会对桥梁支座产生破坏。当地震发生时，地震的破坏力会得到支座的阻挡与消除，虽然支座能对桥梁主体进行保护，但支座被破坏后，也会发生落梁的问题[1]。所以，需要做好抗震设计，降低地震产生的破坏。

3 桥梁工程中桥梁抗震设计的关键点

在桥梁工程中桥梁抗震设计期间，有很多关键点需要注意，这些都是提升抗震设计质量的重要因素。本文对桥梁工程中桥梁抗震设计的关键点进行介绍。

3.1 合理计算桥梁结构

桥梁工程在进行抗震设计过程中，需要结合实际情况，对桥梁整体结构进行计算。在计算期间，由于不同的墩柱高度不同，在温度、汽车制动力等各种因素的影响下，桥梁上部结构在受到这些因素的影响后，会产生水平力，力的分配并不均匀，所以在计算时要对边界条件进行模拟[2]。

3.2 支座刚硬度设计

在进行抗震设计时，一般情况下简支T梁为桥梁的支座，为普通的橡胶支座。支座设置在桥墩顶部，一般有2排，横向的为1排，支座的数量为5个，横向支座在单个盖梁上设置有2排，这时在对支座的刚度kz进行计算时，要使用下面的公式：

式中，A、G、t分别代表支座的平面面积、支座剪切弹性模量、支座橡胶层的具体厚度。

3.3 地震荷载

地震荷载的分析包含的内容众多，需要对所在地区的震动峰值、加速度进行确定，同样，也要对抗震设计程度进行确定。在设计期间，桥梁的抗震程度较高，一般要高出1度。在设计期间，要增加挡块，方向为横向与竖向，而且要将橡胶垫片进行加装，在提升桥梁结构延展性期间，可以对集中部位的钢筋进行适当增加。假设桥梁工程项目为7度区的高速公路，对桥梁的规格确定为B类，这时可以设地震的基本烈度、地震动峰值加速度、场地地震动反应谱特征周期分别为7度、0.10g、0.45s。确定出桥梁的墩高为57.5m，又由于桥墩的高度超出30m，已经不再是规则的桥梁，所以，对于桥梁的抗震性能进行分析具有重要意义[3]。可以通过MM/TH法对抗震要求进行设计。

3.4 桥墩长度计算

跨简支梁与连续结构为公路桥梁的结构，桥墩承载力的计算需要对极端长度L0的值进行计算，墩顶会在水平力的作用下发生水平位移，在对桥墩计算长度的系数进行确定时，需要将β的范围控制在1～2。很多因素都会对β产生影响，如桥墩的刚性强度、桥墩的高度等。所以，一般情况下在β的取值方面，不同的项目工程取值也有所不同，β的取值也会有所不同，这时就会与规定值之间产生较大的差距。所以，需要对桥梁结构空间受力的基本特征进行模拟，模拟的主要工具为三维有限元软件，可以模拟使用状态、实际施工过程，这样就可以对桥梁结构空间受力情况进行更加准确的计算[4]。

3.5 桥梁工程中桥梁抗震设计的方法

在设计期间需要一定的方法，具体有以下几种：

1）概念设计。根据以往的抗震经验，在设计时需要获取抗震设计的基本概念与思路，为桥梁结构设计的方案及细节确定提供支持。

2）地震响应分析方法的改变。抗震设计理论与方法在不断创新变化，在设计期间需要考虑地震的特征以及其他特征。

3）多阶段设计方法。抗震设计工作在不断变化，尤其是在不同结构、不同概况地震等的作用下，需要在设计时分为多个阶段，这样才能够实现从单一阶段设计到多阶段设计方法的转变。

4）根据性能设计。强度虽然是抗震能力衡量的一个重要指标，但是不能作为唯一的指标，主要是由于在强震下材料的弹塑性会发生改变，在塑性阶段消耗地震能力的大小及变形情况，可以对发生破坏的情况进行判断。在抗震设计时，需要对抗震性能进行判断，这样才能确保设计的可靠性与合理性[5]。

4 抗震设计需要注意的事项

4.1 正确选择地址

桥梁地址的选择十分关键，抗震设计过程中需要考虑桥梁选址，确保在区域内能具有良好的抗震性能，而且还要保证地面不能松软，确保地面的牢固性。因此，在抗震设计过程中，要考虑地址与土质，确保桥梁具有良好的抗震性能。

4.2 注意结构上的对称

在抗震期间对称性结构的优势也比较明显，在对地震问题进行应对时效果良好。比如，桥墩的高度差距较大，当发生地震时低桥墩受到高桥墩的影响较大。因此，在抗震设计期间，需要对结构的对称性进行考虑[6]。

4.3 注重桥梁的整体性

桥梁的整体性对结构作用的发挥具有重要意义。在地震发生时结构需要有足够的承载力来承受冲击力，避免发生被震落的情况。因此，在提升桥梁整体性的过程中，需要利用多种渠道来提升整体性，并且要做好减振工作，确保桥梁的稳定性。

4.4 设置多道抗震防线

为减轻地震对桥梁产生的影响与破坏，在抗震设计期间需要做好防线设置，以便对地震产生的力进行合理应对。尤其是地震等级较高时，就会对防线产生破坏，在破坏后还能发挥其他作用。通过多道抗震防线的设置，为桥梁工作的安全性提供支持，避免发生塌陷的情况。

5 结语

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、支座刚硬度、桥墩长度等的设计与计算，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。