公路橋梁抗震設(shè)計(jì)原則

公路橋梁結(jié)構(gòu)的震害主要分為：上部結(jié)構(gòu)的移位震害、下部結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)震害、附屬工程的震害以及地基基礎(chǔ)的震害。

（1） 移位震害在預(yù)制梁橋中比較常見。地震發(fā)生后，梁式橋會產(chǎn)生較大的移位，在伸縮縫的位置會出現(xiàn)梁體橫向移位、縱向移位和扭轉(zhuǎn)。地震力會對橋梁的上部結(jié)構(gòu)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)造成損害，使梁體發(fā)生互相撞擊，導(dǎo)致橋梁產(chǎn)生變形，通常表現(xiàn)為梁體隆起；當(dāng)上部結(jié)構(gòu)超過墩臺的支撐面時(shí)，即梁體橫向移位幅度過大，會出現(xiàn)落梁震害。主要原因是墩臺的支撐寬度不夠和限位構(gòu)造不牢固，在外力的作用下，導(dǎo)致梁體與墩臺產(chǎn)生相對移位，造成落梁。 

（2） 下部結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)震害主要體現(xiàn)在墩柱部位，橋墩是橋梁結(jié)構(gòu)最重要的承重構(gòu)件，在地震中，橋墩一旦被破壞，會導(dǎo)致落梁或橋梁整體坍塌。墩柱的結(jié)構(gòu)震害主要表現(xiàn)為：橋墩的沉降、傾斜、移位；墩體開裂、剪斷現(xiàn)象；鋼筋混凝土受壓崩裂、彎曲等。例如，汶川地震中，大多數(shù)橋梁橋墩抗彎能力不足，導(dǎo)致墩底保護(hù)混凝土的剝落。橋梁下部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題，主要是因?yàn)樵跇蛄涸O(shè)計(jì)和施工時(shí)，考慮其抗震等級較低，或?qū)Χ罩鶑?qiáng)度和變形性考慮不足，不能承受大強(qiáng)度的地震力。

（3） 橋梁附屬構(gòu)件在受到地震力的影響下，如果附屬工程沒有一定的限位承受力就容易產(chǎn)生震害現(xiàn)象，其主要表現(xiàn)為擋塊碰撞破壞、伸縮縫拉斷、支座脫離主梁、臺胸墻剪斷等。

（4） 橋梁地基會在地震力的作用下出現(xiàn)地基沙化松軟、沉降不均、穩(wěn)定性差等狀況，直接導(dǎo)致地基的下沉、斷裂等震害。 

公路橋梁設(shè)計(jì)要遵循耐久性、適用性、安全性和經(jīng)濟(jì)性的原則。在橋梁抗震設(shè)計(jì)中，要綜合考慮多個(gè)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，對橋梁的抗震結(jié)構(gòu)和震力進(jìn)行分析，合理設(shè)計(jì)橋梁，讓橋梁結(jié)構(gòu)滿足強(qiáng)度、延性、變形等多個(gè)指標(biāo)，加固橋梁結(jié)構(gòu)的薄弱部位，減少震害的發(fā)生。 

提高結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的強(qiáng)度和延性 

由于地震時(shí)會造成橋梁結(jié)構(gòu)和構(gòu)件周期反復(fù)變形，不能只注重強(qiáng)度而忽視延性?？拐鹪O(shè)計(jì)要盡量減小地基傳入橋梁結(jié)構(gòu)的地震力。根據(jù)隨機(jī)地震反映理論和動力理論，使地基傳入橋梁結(jié)構(gòu)的震力盡可能的小，保證結(jié)構(gòu)具有恰當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和延性，研究結(jié)構(gòu)延性和強(qiáng)度最恰當(dāng)?shù)谋壤?，防治不能容忍的破壞、?qiáng)度則是有利控制結(jié)構(gòu)變形。 

橋梁的減震、隔震設(shè)計(jì)

落梁震害非常常見的一種震害類型，實(shí)踐證明加強(qiáng)橋梁上部架構(gòu)的整體性，限制其移位，是提高橋梁上部結(jié)構(gòu)抗震能力的有效措施。提高上部結(jié)構(gòu)抗震能力的主要措施有：（1）在梁底部加焊鋼板，或采用縱橫約束裝置限制梁的移位，如拉桿、鋼筋混凝土擋塊等；上下部結(jié)構(gòu)鏈接多用錨栓，且錨栓要有足夠的強(qiáng)度；（2）梁端至墩臺帽或蓋梁邊緣距離以及掛梁與懸臂的搭接長度必須滿足地震移位要求；（3）橋梁跨度較大時(shí)，要采用連續(xù)梁代替簡支梁，以減少伸縮縫，且宜采用箱式截面等?？傮w來說，加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)的整體性，是提高橋梁上部結(jié)構(gòu)抗震能力的有效方式。 

隨著科技的發(fā)展，公路橋梁墩柱形式更傾向于輕盈美觀、經(jīng)濟(jì)實(shí)用。國內(nèi)的橋墩的主要形式有圓柱形、花瓶墩形和方形等。針對橋墩抗震設(shè)計(jì)研究主要有2種設(shè)計(jì)理念：（1）塑形強(qiáng)化設(shè)計(jì)；（2）依靠減隔震體系進(jìn)行耗能，采用減隔震支座，依靠支座變形耗散地震能量，下部結(jié)構(gòu)按照彈性理論進(jìn)行設(shè)計(jì)。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在地震強(qiáng)度不同的區(qū)域采用不同的設(shè)計(jì)理念是較為經(jīng)濟(jì)合理的方式。高厚比較小的墩柱，在低度抗震設(shè)防烈度區(qū)域，建議采用剛性設(shè)計(jì)理念，即塑形強(qiáng)化；對于高度抗震區(qū)域，橋墩設(shè)計(jì)需要采用減隔震措施進(jìn)行抗震耗能設(shè)計(jì)。對于高厚比較大的橋墩，建議直接采用延性設(shè)計(jì)理念。此外，橋梁支座的選擇也非常重要，要根據(jù)實(shí)際情況、注意水平受力的分擔(dān)，選擇合適的支座類型?？傮w來說，抗震設(shè)計(jì)要遵循均衡的原則，結(jié)合上部結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟(jì)實(shí)用等具體情況，對墩柱、支座優(yōu)化選擇。 

在以往的橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，我們主要采用提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和增強(qiáng)結(jié)構(gòu)延性的方法來保障橋梁結(jié)構(gòu)抗震能力。但是這種方法在實(shí)際應(yīng)用中有一定的局限性，由于地震的影響力與橋梁的抗震能力都是未知的，因此，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，橋梁依然受到了損害。所以，引進(jìn)新型的橋梁抗震設(shè)計(jì)方法勢在必行?，F(xiàn)階段，在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中已經(jīng)有部分單位開始采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，這種型鋼混凝土結(jié)構(gòu)具有承載能力強(qiáng)、抗剪能力強(qiáng)、延性強(qiáng)的特點(diǎn)。